隨著我國軌道交通運營總里程的快速增長，城市軌道交通系統(tǒng)用電量也逐年上升，2019年已占到全國總用電量的2.1‰。如何降低地鐵的供電能耗？
  近日，北京交通大學自主研發(fā)的地面式超級電容/電池混合儲能裝置在北京地鐵八通線梨園站進行掛網(wǎng)試驗。試驗結(jié)果表明，這套裝置不但可以回收利用列車再生制動能量，還可以在供電系統(tǒng)突發(fā)故障時，利用儲能裝置將列車緊急牽引至地鐵站。夜間單車試驗時，每趟節(jié)能率均能達到20％；在地鐵正常運行期間，工作日日均節(jié)能1500度電，節(jié)能率達13％；而周末日均節(jié)能900度電，節(jié)能率超過17%。北京市地鐵運營有限公司技術(shù)部副部長李宇杰表示，目前，北京市地鐵系統(tǒng)一年的耗電量超過12億度。如果全面使用該技術(shù)，即使按照節(jié)能率10%計算，一年也能節(jié)約用電超過1億度，節(jié)省電費幾千萬元。

  列車駛?cè)氡本┑罔F昌平線沙河高教園站。

  “這次試驗成功的混合儲能裝置，是繼2016年研發(fā)的超級電容儲能系統(tǒng)的第二代產(chǎn)品，相較第一代純超級電容儲能系統(tǒng)，平均每天可多節(jié)電150度�！北本┙淮髮嶒炇邑撠熑藯钪衅浇淌谝恢睂Ｗ⒂谘芯寇壍澜煌ǔ�級電容儲能和再生制動能量的吸收和利用。他介紹，這次團隊利用超級電容和鈦酸鋰電池的儲能特性，將列車制動能再生的電能，同時儲存在超級電容和鈦酸鋰電池中。當列車牽引時，再將儲存的能量釋放出來，使再生能量被充分利用起來。
  “這是關系整個地鐵系統(tǒng)節(jié)能減排的關鍵技術(shù)之一�！睏钪衅浇忉專�列車牽引用電和其他如車站電梯、扶梯、空調(diào)等附屬設備的用電量各占50%左右，地鐵運營電費的一半花在了牽引用電上�！暗罔F節(jié)能的方式有很多，比如減輕車體總重量、合理安排地鐵發(fā)車時間等，還有一種更加重要的節(jié)能手段，即回收、利用列車在制動時所產(chǎn)生的能量。”楊中平說，采用此方法，在一節(jié)列車從時速70公里減速至靜止的過程中，可以產(chǎn)生大約14度的電能。楊中平預測，高效利用軌道交通車輛的再生能，將成為城市軌道交通節(jié)能的主要手段。
  交通運輸部科學研究院專家?guī)炱溉螌＜�、北京市地鐵運營有限公司原副總工程師兼設備部副部長黃旭虹表示，國外雖然也有軌道交通的節(jié)能技術(shù)，但對中國引進有所限制。之前，北京地鐵運營方曾考慮過用國外產(chǎn)品，但光一個站的超級電容設備就要600萬元。“我們的項目從立項開始就受到了國內(nèi)外多家科研機構(gòu)和高校的關注，接連收到了許多合作意向，他們認為此次試驗的成功，將推動我國軌道交通領域節(jié)能技術(shù)的進一步提高，推動我國儲能技術(shù)應用進一步發(fā)展。”楊中平說。
  從科研立項、理論研究、系統(tǒng)建模與仿真、軟硬件設計、樣機的研發(fā)，再到設備的安裝、掛網(wǎng)試驗，都有團隊學生深度參與的身影，從立項開始，他們就放棄了寒暑假、國慶等節(jié)假日，積極投入其中�！巴ㄟ^親身參與、實踐，使我各方面的能力都得到了提升。這個項目給我們提供了一個踐行‘知行’校訓、不斷思考解決問題的機會�！辈┦垦芯可鷦⒂铈瘫硎�。
  伴隨項目進行，同學們也經(jīng)歷了嚴冬和盛夏的考驗。當實驗設備安裝正處在北京的隆冬時節(jié)，為了不影響八通線白天的正常運營，所有安裝和使用工作都必須在深夜12點至3點半進行。而行車和掛網(wǎng)試驗又趕上盛夏，地鐵站配電室內(nèi)沒有空調(diào)和電扇，老師和同學們身上的衣服往往濕透多次。碩士研究生楊浩豐參與了該項目的全過程。在北京地鐵梨園站掛網(wǎng)試驗期間，需要一直在變壓器室觀察、記錄儲能裝置的實驗數(shù)據(jù)。變壓器室內(nèi)設備較多，并且噪音很大，他和同學們在設備前一蹲就是一天。
  老師們也是如此，項目組林飛、孫湖、方曉春老師一直駐守在試驗現(xiàn)場。掛網(wǎng)試驗要在每天地鐵運行的早中晚高峰進行，于是他每天凌晨3點從家出發(fā)，開車近1個小時到達現(xiàn)場后，就投入到緊張的籌備工作中，準備迎接地鐵運營早高峰的試驗。再利用早中晚高峰中間的間隙，進行實驗數(shù)據(jù)分析，整個暑假都沒有休息。課堂上，楊中平經(jīng)常這樣告訴學生：作為一名交通領域的科研人，一定要熱愛軌道交通事業(yè)，在實踐中發(fā)現(xiàn)問題，并將研究做深入，解決更多實際應用問題，這樣的研究也才有意義。