隨著國(guó)家城市化進(jìn)程的加快,各地方城市人口呈逐步上升的趨勢(shì),人口的流動(dòng)及道路車輛的增多,進(jìn)一步加劇了城市交通的擁擠和環(huán)境的污染?,F(xiàn)代有軌電車是一種中低運(yùn)量的城市公共交通工具,具有建設(shè)周期短,綜合造價(jià)和運(yùn)營(yíng)成本相對(duì)地鐵低、無(wú)需獨(dú)立路權(quán)等特點(diǎn),受到各大中小城市的青睞。其中,儲(chǔ)能式有軌電車有效解決了電車系統(tǒng)需沿途架設(shè)接觸網(wǎng)供電的傳統(tǒng)方式,得到了廣泛地應(yīng)用。
儲(chǔ)能式供電設(shè)備以超級(jí)電容最為常見(jiàn),但隨著新能源技術(shù)的不斷發(fā)展,氫燃料電池也逐步進(jìn)入軌道交通領(lǐng)域。特別是高明氫能源有軌電車的開(kāi)通運(yùn)營(yíng),為儲(chǔ)能式設(shè)備提供了新的樣本。氫能源是一種二次能源,與超級(jí)電容存在較大的差異,其技術(shù)原理、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及在有軌電車的運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)均有不同的特點(diǎn),對(duì)比分析這兩類典型的儲(chǔ)能式設(shè)備在有軌電車應(yīng)用上的表現(xiàn),為氫能源在有軌電車的應(yīng)用與改進(jìn)提供參考。
超級(jí)電容在有軌電車的應(yīng)用
超級(jí)電容
超級(jí)電容器,又被稱作雙電層電容器,是在20世紀(jì)60年代發(fā)展起來(lái)的一種基于新材料和新工藝的新型儲(chǔ)能裝置,通過(guò)利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)來(lái)獲得超大的容量,通過(guò)電荷在電極表面的分離來(lái)儲(chǔ)能,其電極上不發(fā)生法拉第反應(yīng)。其既具備電容器快速充放電的特性,同時(shí)又具備電池的儲(chǔ)能特性,并且能提供比物理電容器更高的能量密度、比電池具有更高的功率密度和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。
基于有軌電車啟動(dòng)頻繁、電流量大的特點(diǎn),超級(jí)電容作為獨(dú)立的車載儲(chǔ)能設(shè)備可以較好地滿足有軌電車的運(yùn)行需求。目前,利用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能裝置進(jìn)行獨(dú)立供電的有軌電車已經(jīng)在廣州、深圳、武漢、淮安等地的多條線路上被較為廣泛地應(yīng)用。
超級(jí)電容供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
如圖2所示,采用超級(jí)電容作為儲(chǔ)能元件的儲(chǔ)能式現(xiàn)代有軌電車,其供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要由車頂受電器系統(tǒng)、超級(jí)電容系統(tǒng)等組成。其中,車頂受電器一般采用單臂式輕型受電器,車輛在行駛過(guò)程中,受電器一直處于升起狀態(tài),當(dāng)車輛進(jìn)入站場(chǎng)區(qū)域,受電器與供電軌接觸,從供電軌上集取電流,利用短暫的列車停站時(shí)間為超級(jí)電容快速補(bǔ)充電能。