Введение
1. Общие критерии, определяющие целесообразность применения НЭ на ж.д. транспорте
1.1 Основные типы НЭ для использования в ЭЭС и их сопоставимый анализ 9
1.1.1. Гидроаккумулирующие электростанции 11
1.1.2. Инерционные накопители энергии 12
1.1.3. Электрохимические накопители энергии 13
1.1.4. Топливные элементы 14
1.1.5. Сверхпроводниковые индуктивные накопители энергии 15
1.1.6. Емкостные накопители электрической энергии 16
1.1.7. Линейные накопители электрической энергии 18
1.2. Возможные варианты расположения НЭ в ЭЭС 19
1.2.1. Использование НЭ во внешней ЭЭС 20
1.2.2. Использование НЭ в системе тягового электроснабжения электрических железных дорог 21
1.3. Определение наиболее подходящего типа НЭ для использования в СТЭ ж.д. постоянного тока и его предварительные параметры 24
2. Разработка имитационной модели работы НЭ в СТЭ
2.1. Имитационная модель СТЭ 27
2.1.1. Моделирование профиля 29
2.1.2. Моделирование тягового расчета 30
2.1.3. Моделирование графика движения поездов 33
2.1.4. Моделирование сети ТП и ТС 34
2.1.5. Моделирование работы СТЭ 34
2.1.5.1. Формирование множества мгновенных схем 35
2.1.5.2. Формирование схемы замещения 35
2.1.5.3. Решение множества мгновенных схем 36
2.1.6. Формирование базы данных и статистическая обработка результатов расчета 36
2.2. Имитационное моделирование работы НЭ в СТЭ 37
2.2.1. Математическая модель работы НЭ 37
2.2.2. Моделирование режимов работы НЭ 40
2.2.2.1. Режим заряда НЭ от напряжения тяговой сети 40
2.2.2.2. Режим заряда НЭ от рекуперирующего электропоезда 41
2.2.2.3. Режим разряда НЭ на тяговую нагрузку 41
2.2.3. Общая методика определения режимов работы НЭ и их моделирование 42
3. Разработка схемы и конструкции ЕНЭ для пригородных участков ж.д. постоянного тока.
3.1. Схема подключения ЕНЭ к СТЭ 47
3.2. Электрическая схема ЕНЭ и принцип ее работы 49
3.3. Оценка КПД ЕНЭ 69
3.4. Конструкция ЕНЭ 70
3.4.1. Накопительный модуль 71
3.4.1.1. Расчет емкости НЭ 71
3.4.1.2. Выбор конденсаторов 72
3.4.2. Зарядное устройство 74
3.4.2.1. Разработка конструкции "ЗД" ЗУ 74
3.4.2.2. Полупроводниковая и коммутационная аппаратура 75
3.4.3. Блок управления 78
3.5. Массо-габаритные параметры установки ЕНЭ 79
3.6. Оценка стоимости ЕНЭ 79
4. Разработка схемы и конструкции и ИНЭ для пригородных участков ж.д. постоянного тока
4.1. Конструкция ИНЭ 82
4.1.1. Общая принципиальная схема ИНЭ и принцип ее работы 82
4.1.2. Накопительный модуль 82
4.1.2.1. Маховик 86
4.1.2.2. Мотор-генератор 88
4.1.2.3. Вспомогательные системы 91
4.1.3. Блок управления 93
4.2. Оценка КПД ИНЭ 95
4.3. Оценка стоимости и массо-габаритных параметров установки ИНЭ 98
5. Экономическая оценка эффективности использования НЭ в СТЭ постоянного тока 3,3 кВ
5.1. Определение полигона эффективного использования НЭ в СТЭ ж.д. транспорта 100
5.2. Моделирование типичного участка ж.д. постоянного тока и проведение массовых расчетов по определению основных параметров СТЭ с использованием НЭ и без них 101
5.3. Расчет срока окупаемости накопительной системы и общего экономического эффекта от использования НЭ 111
5.4. Другие виды ущербов у СТЭ и ее потребителей, снижение которых определяет экономическую эффективность использования НЭ на ж.д. транспорте 113
5.4.1. Повышение качества электроэнергии 114
5.4.2. Выравнивание нагрузки 114
5.4.3. Рациональное использование избыточного тока рекуперации 115
5.4.4. Снижение капитальных вложений при строительстве ТП 116
5.4.5. Снижение капитальных вложений при строительстве ЛЭП 117
5.4.6. Снижение стоимости электроэнергии по тарифу, в зависимости от мощности 117
5.4.7. Повышение надежности СТЭ в целом 118
5.4.8. Снижение вредного экологического воздействия 118
Выводы 120
Литература 122
Приложения 131
