电源科技奖获奖展示 | 二等奖：城市轨道交通供电系统再生能量回馈装置研究

 

完成单位：株洲中车时代电气股份有限公司(株洲中车时代装备技术有限公司)

主要完成人：刘可安、尚敬、张铁军、何多昌、翁星方、张志学、陈雪

项目亮点

本项目构建了城市轨道交通再生制动能量回馈系统解决方案和稳定的产品控制平台。

本项目在充分考虑了国内技术条件的基础上进行了方案优选，开发的再生能量回馈装置可将列车的再生能量反馈至10kV、35kV或AC 1180V、AC400V交流电网，回馈的能量可在中压交流环网中供多种负荷使用，使列车再生电能得到最大限度的重复再利用。本项目针对系统拓扑方案、高精度并网控制技术、变流器多重化技术、变流器间歇工作特性、变流器控制器设计等关键技术进行了研究，取得多项创新：

创新点1：提出了具有高可用性及高可靠性特点的城轨供电系统再生能量回馈技术路线，解决了再生能量回馈装置与现有城市轨道交通供电系统兼容性难题，构建了城市轨道交通再生制动能量回馈系统解决方案和产品平台。

创新点2：基于列车车载变流器实时控制平台，开发并应用了满足并网要求的逆变器控制技术（包括多重化变流器载波移相技术，并联模块协同控制技术等关键技术），构建了稳定的产品控制平台，攻克了城轨运营环境电磁辐射多样化、复杂性难题及并网控制问题，提高了控制系统的稳定性、高效性及可靠性。

创新点3：实现了再生能量回馈装置一机多能化设计。该装置除具有制动能量回馈功能外，还具有与城轨供电系统整流机组协同牵引供电功能、实时静态无功补偿功能。

创新点4：提出将逆变器交流侧电抗器集成到升压变压器中的变压器结构形式，国内首创并应用了轴向四分裂式高漏抗高解耦率变压器设计技术，攻克了变压器多绕组间解耦率低、互感高，绕组间相互耦合严重的难题，实现多重化载波移相技术的应用及各重支路的不干扰独立运行。

创新点5：针对城轨供电系统再生负荷周期性、多变性特点对装置性能指标的测试难题，创建了再生能量回馈装置脉冲功率源测试技术及方法，构建了以城市轨道交通供电系统VI级负荷标准的开发试验平台，成功解决了回馈系统的实验室试验考核难题。

本项目获授权发明专利4 件、授权实用新型专利3件、学术论文7篇，制定国家标准1 项。获株洲市科技进步二等奖，湖南省科技进步二等奖，中国专利优秀奖。并通过了湖南省科技成果鉴定和第三方测试。本项目成果已批量应用于城市轨道交通供电系统领域中，累计销售近70套，产值超过1.4亿元，本项目成果与现有城轨牵引供电系统兼容性好，总体技术水平达到国际先进。在轨道交通领域，相比于目前的车载制动电阻和地面制动电阻，顺应国家节能减排政策开启了城轨交通节能应用的新篇章，其成果产品可以有效解决城轨车辆制动能量浪费问题，实现再生能量的节约及高效重复利用，实现总体节能达到15%，同时减少车辆采购成本和地铁运营成本、降低碳排放。该成果的应用也有利于打破国外的核心技术壁垒和垄断，极大的提高我国城市轨道交通供电系统能量利用和管理水平，对我国城市轨道交通的发展、节能、环保都有重要的社会意义和经济效益，是城市轨道交通供电系统发展的重要方向，开启高端装备产业的新时代，成为中国高端装备的名片。

项目图片

再生制动能量回馈装置（昆明地铁3号线）

项目完成单位

株洲中车时代电气股份有限公司（下称中车时代电气）

本项目的技术创新、装备研制和推广应用全部由株洲中车时代电气股份有限公司（下称中车时代电气）独立完成。

中车时代电气是中国中车旗下股份制企业，其前身及母公司——中车株洲电力机车研究所有限公司创立于1959年。中车时代电气秉承“双高双效”高速牵引管理模式，坚持“同心多元化”发展战略，围绕技术与市场，形成了“基础器件+装置与系统+整机与工程”的完整产业链结构，产业涉及高铁、机车、城轨、轨道工程机械、通信信号、大功率半导体、等多个领域。

为将成果转化为系列化，本项目分别研制了DC750V制式和DC1500V制式再生能量回馈装置，项目产品已经应用于昆明中车轨道交通有限公司、北京地铁14号线、北京地铁8号线、长沙地铁2号线等多个工程，产品运行稳定、节能效果良好。

以本成果为技术基础，中车时代电气在全国范围内进行了大力推广，目前该项成果已获得规模应用，助力于我国城市轨道交通供电系统技术水平的提升，并推动我国城市轨道交通事业的绿色、可持续发展。

第一完成人简介

刘可安

中车时代电气执行董事、总经理

刘可安, 现任中车时代电气执行董事、总经理, 长期从事交流传动系统与控制方面的科研开发工作。 在铁路跨越式发展技术转让及国产化项目中，作为牵引传动及网络控制技术引进及国产化的主要技术人员，在高速动车组、大功率电力机车相关技术的引进、消化吸收、国产化及再创新过程中发挥了关键性作用。先后荣获中国南车“劳动模范”和“十大杰出青年”、中央企业“青年岗位能手”和“知识型先进职工”、株洲市第六届青年科技奖、詹天佑铁道科学技术奖等荣誉称号； 先后获得国家科技进步奖二等奖1项，国家技术发明二等奖1项；铁道科技奖特等奖1项，一等奖1项，二等奖2项；湖南省科技进步奖一等奖1次，二等奖3次。

在城市轨道交通供电系统再生能量回馈装置研究中，负责总体设计方案制定，负责再生能量回馈装置系统技术方案工程化实施，参与本项目开发全过程。