Энергосбережение
Моделирование тяговой сети и экономия энергии В тяговых сетях постоянного тока метрополитена, трамвая и городских железных дорог бесполезно пропадает большое количество энергии, высвобождающейся при торможении. Возможные мероприятия по ее полезному использованию можно исследовать с помощью динамического моделирования тяговой сети. Теме экономии энергии транс‑ портные предприятия всегда уде‑ ляют большое внимание как по экономическим, так и по экологи‑ ческим соображениям. При раз‑ работке методов экономии энер‑ гии учитывают разные факторы, влияющие на расход энергии как положительно, так и отрицатель‑ но. В связи со сложностью пробле‑ мы бывает трудно с достаточной точностью количественно оценить эффективность того или иного ме‑ роприятия без детализированного анализа, выполняемого, например, в форме моделирования.
Перед компаниями, которые эксплуатируют линии, электри‑ фицированные на постоянном то‑ ке, все острее встает вопрос о том, достаточно ли эффективно они ис‑ пользуют энергию, выделяемую подвижным составом при тормо‑ жении. Поскольку рассматривае‑ мые линии получают тяговую мощ‑ ность от выпрямительных подстан‑ ций, то здесь невозможна прямая передача энергии, выделившейся при электрическом торможении, в сеть первичного электроснабжения переменного тока. В связи с этим часть энергии, которую не смогли
E, МВт·ч 6 5 4
потребить другие поезда, тормо‑ зящий поезд гасит на тормозных резисторах. Чтобы решить проблему потреб‑ ления этой остаточной энергии, транспортные предприятия должны выяснить следующее: • количество энергии, поступаю‑ щей в контактную сеть, не исполь‑ зуемой полезно и тем самым со‑ здающей максимально возможный потенциал экономии; • возможные пути экономически эффективного использования этой энергии. С такими же и подобными во‑ просами сталкиваются специали‑ сты при перспективных разработ‑ ках. Так, представляет интерес из‑ менение ситуации с экономией энергии при изменении условий эксплуатации, поступлении нового подвижного состава, вводе нового графика движения. Например, при уплотнении существующего такто‑ вого графика движения на линии становится больше поездов, кото‑ рые потребляют выделившуюся энергию торможения. В то же вре‑ мя при электрическом торможении они сами становятся источником дополнительной тормозной энер‑ гии. Такое изменение ситуации мо‑ жет оказать как положительное, так и отрицательное влияние на баланс энергии в сети и имеет решающее значение для принятия решения об экологической и экономической це‑ лесообразности вложения инвести‑ ций в этот проект.
3
Возможности моделирования
2 1 0
T1
T2
T3
T4
t
До проведения мероприятий
Стационарный накопитель в точке В
Накопитель энергии на подвижном составе
Инвертор, установленный в точке А
Стационарный накопитель энергии, установленный в точке А
Инвертор в точке В
Рис. 1. Результаты моделирования энергопотребления на городской железной дороге для разных дней недели в разные времена года: E — суточное энергопотребление; t — периоды измерений; T1 — весной, с понедельника по пятницу; Т2 — зимой, с понедельника по пятницу; Т3 — весной, в субботу, воскресенье; Т4 — зимой, в субботу, воскресенье
С помощью моделирования как инструмента расчетов можно оце‑ нить величину энергопотребления как при существующем, так и при перспективных сценариях эксплуа‑ тации. Компания ENOTRAC при‑ меняет для этого собственный па‑ кет программ FABEL, развивая и до‑ полняя его уже в течение 20 лет. С его помощью можно для реально существующих эксплуатационных
74 ЖЕЛЕЗНЫЕ ДОРОГИ МИРА — 2014, № 11