Soluzione di distribuzione dell'energia ecologica ed efficiente per il trasporto ferroviario

Zhejiang Rockwell Energy Technology Co., Ltd.

1. Contesto industriale e analisi dei punti critici

1.1 Contesto industriale

Il trasporto ferroviario urbano è un grande consumatore di energia nelle città. Il tradizionale sistema di alimentazione per la trazione adotta un'architettura "alimentazione CA + raddrizzamento a bordo", che soffre di spreco di energia in frenata rigenerativa, ingombro elevato delle apparecchiature e alto consumo energetico. L'alimentazione completamente in corrente continua rappresenta una rivoluzione tecnologica per l'alimentazione del trasporto ferroviario.

Flexible DC Power Supply and Distribution System

1.2 Quattro principali punti critici dell'alimentazione tradizionale del trasporto ferroviario

Criticità	Manifestazione	Causa fisica alla radice
Spreco di frenata rigenerativa	Energia di frenata dissipata sotto forma di calore attraverso resistori	L'architettura in corrente alternata non può recuperare direttamente l'energia
Ingombro elevato delle apparecchiature	Sottostazioni ingombranti + unità raddrizzatrici	Trasformatore a frequenza di rete + raddrizzatore
Bassa efficienza energetica	Perdite derivanti da molteplici stadi di conversione	Da CA a CC attraverso molteplici stadi
Elevati costi di costruzione	Numerose apparecchiature e vaste opere civili	Architettura complessa

1.3 Differenze fondamentali tra l'alimentazione CC completa tradizionale e quella SST (Essenza fisica)

Alimentazione CA tradizionale

Aspetto	Principio fisico	Limitazione
Rete urbana → Sottostazione CA	Alimentazione in abbassamento	Raddrizzamento di bordo richiesto
Raddrizzamento di bordo	CA → CC per la trazione	L'energia di frenatura non può essere reimmessa

Alimentatore SST completamente in corrente continua

Aspetto	Principio fisico	Vantaggio
Sottostazione SST	CA → CC±35kV	Conversione a singolo stadio
Rete ad anello CC	Alimentazione diretta in CC	Energia di frenata rigenerativa reimmessa direttamente

Essenza fisica: L'architettura completamente in corrente continua consente di reimmettere direttamente l'energia di frenata rigenerativa ad altri treni o alla rete attraverso la rete ad anello in corrente continua. Questa è la base fisica per ottenere un miglioramento dell'efficienza energetica del +5%.

2. Panoramica della soluzione e proposta di valore

2.1 Definizione della soluzione (BLUF)

La soluzione di alimentazione completamente in corrente continua SST sostituisce l'alimentazione tradizionale in corrente alternata con un'architettura in corrente continua a tre livelli di CC±35kV/1500V/750V:

Costi di costruzione -20%
Efficienza energetica +5%
Verificata attraverso il progetto pilota della Linea 8 della Metropolitana di Guangzhou

Diagramma operativo sul campo

2.2 Proposta di valore principale

Dimensione del Valore	Metrica Quantitativa	Descrizione
Livelli di Tensione CC	±35kV/1500V/750V	Alimentazione CC a tre livelli
Costo di Costruzione	-20%	Elimina trasformatori e raddrizzatori
Efficienza Energetica	+5%	Retroazione diretta della frenata rigenerativa
Progetto Pilota	Linea 8 della Metropolitana di Guangzhou	Verifica ingegneristica

3. Progettazione dell'architettura di sistema

3.1 Topologia del sistema (Suddivisione a livelli)

Rete urbana ──► Sottostazione SST (CC±35kV)
                    │
                    ├──► Rete ad anello CC
                    │      ├──► A bordo CC1500V
                    │      └──► A bordo CC750V
                    │
                    └──► Retroazione dell'energia di frenatura rigenerativa

Spiegazione della topologia livello per livello

Livello	Composizione	Flusso di potenza	Logica di progettazione
Sottostazione	SST	Rete urbana → CC±35kV	Conversione a singolo stadio
Rete ad anello CC	Sbarra ±35kV	Sottostazione → Treni	Alimentazione CC diretta
Alimentazione treno	CC1500V/750V	Rete ad anello → A bordo	Retroazione rigenerativa

3.2 Principio di retroazione della frenatura rigenerativa

Quando un treno frena, il motore funziona come generatore. Nelle soluzioni tradizionali, questa energia viene dissipata sotto forma di calore attraverso resistori. L'architettura completamente in CC dell'SST consente all'energia di frenatura di essere convogliata direttamente attraverso la rete ad anello CC ai treni adiacenti in fase di accelerazione o reimmessa nella rete, migliorando significativamente l'utilizzo dell'energia.

4. Apparecchiature principali e parametri tecnici

Parametro	Valore	Significato fisico
Livelli di tensione CC	±35kV/1500V/750V	Alimentazione CC a tre livelli
Costo di costruzione	-20%	Elimina trasformatori e raddrizzatori
Efficienza energetica	+5%	Retroazione della frenata rigenerativa
Progetto pilota	Linea 8 della metropolitana di Guangzhou	Verifica ingegneristica

5. Caratteristiche tecniche salienti e analisi approfondita dei principi fisici

5.1 Caratteristica saliente 1: Architettura completamente in corrente continua

Principio fisico: Elimina i trasformatori a frequenza di rete e gli stadi di raddrizzamento. L'energia della rete urbana viene convertita in corrente continua tramite SST in un unico stadio.

Beneficio quantificato: Costi di costruzione ridotti del 20%, minor numero di apparecchiature.

5.2 Caratteristica saliente 2: Retroazione della frenata rigenerativa

Principio fisico: La rete ad anello in corrente continua consente di reimmettere direttamente l'energia di frenata, eliminando le perdite per dissipazione termica resistiva.

Beneficio quantificato: Riduzione del consumo di energia per la trazione, efficienza energetica +5%.