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利用新型電機可減少30%耗電

來源：Feijiu網(wǎng) 作者：不詳日期：2015/4/16 訪問：

    日本的電車長期以來都受到能源消耗問題的困擾。通過利用剎車時產(chǎn)生的再生電力，以及改進列車電機技術，在減少列車電力能耗方面逐步有了進展。本身在技術上領先全球的日本鐵路，這次在節(jié)能技術上又取得了新突破。   　　
　　作為重要交通工具的列車，行駛一千米所排放的二氧化碳僅相當于家用汽車的1/9，一直被視為交通部門中的環(huán)�！皟�(yōu)等生”。然而，在2013年，日本鐵路的用電總量共計173億kWh，占大宗用電行業(yè)內(nèi)用電總量的6.4%，不得不說電車耗電量巨大。   　　
　　日本非常希望鐵路方面能夠出現(xiàn)新的節(jié)能對策，并呼吁全社會共同提高節(jié)能意識。國土交通省在2013年啟動了“環(huán)保鐵路項目”，為發(fā)展節(jié)能鐵路提供了有力支撐。通過采用節(jié)能設備以及利用可再生能源，日本鐵路方面的目標是，在2030年鐵路的用電量和二氧化碳排放量爭取比2010年減少兩成。   　　
　　利用新型電機可減少30%耗電   　　
　　日本各大鐵道公司目前正在引進的節(jié)能技術之一就是利用再生能源。這里的再生能源是指在列車剎車時，將電機作為發(fā)電機工作所產(chǎn)生的電力。在容納150名乘客的10節(jié)車廂以時速90km運行時，從剎車到列車停止的30秒內(nèi)大約能夠產(chǎn)生1500kW的再生電量。產(chǎn)生的再生電力通過專門架設的電線輸送給其他列車。其他列車以這些再生電量為動力，從而實現(xiàn)了列車的節(jié)能運行。   　　
　　鐵路所引進的另一個節(jié)能技術是采用了“可變電壓可變頻率（VVVF）變壓控制裝置”以更有效地制動。這一裝置可將上述供電線路中的直流電轉換為交流電，根據(jù)電車的加速度和速度的變化調(diào)整電壓和頻率，從而使得電機更有效運轉。其最大優(yōu)點就是比過去的列車減少了約30%的耗電量。   　　
　　京王電鐵公司最早引進節(jié)能技術   　　
　　最早引進這兩項技術的是京王電鐵公司。同時采用再生電力裝置與VVVF變壓控制裝置后，一節(jié)列車運行1千米所消耗的必要電量比過去減少了約45%。   　　
　　京王電鐵公司在2000年就出臺了環(huán)�；痉结�，很早就致力于環(huán)保問題的對策研究。目前公司在京王線與井之頭線全線皆完成了再生能源利用設備的安裝，2012年9月已在全部列車上安裝了VVVF變壓控制裝置。大手鐵道公司約有50%的列車安裝了VVVF變壓控制裝置。目前，只有京王電鐵公司運營的全部線路上都采用了節(jié)能技術。   　　
　　東京地鐵公司計劃在2015年投入運行的銀座線列車上安裝永磁同步電機，力求更加節(jié)能。電車上的主流電機目前都是利用電樞線圈產(chǎn)生驅動轉矩，而采用了永磁同步電機后，永久磁鐵代替了電樞線圈，從而不再需要為其供電，有效控制了電量損耗。該公司目前同時采用了永磁同步電機與VVVF變壓控制設備，預計能耗將比過去的列車減少約37%，一組列車每天能夠節(jié)約920kWh的用電。   　　
　　再生電力可不通過變電站直接輸送   　　
　　隨著電機技術每年不斷革新進步，所產(chǎn)生的再生電力總量也在不斷增加。然而，再生電力無法得到充分利用的問題也逐漸顯現(xiàn)。   　　
　　電車在發(fā)車時用電最多，因此產(chǎn)生再生電力后必須有其他電車發(fā)車，這樣才能得到有效利用。一旦時機不對，再生電力就會被浪費。鑒于此問題，京王電鐵公司打造了不通過變電站便可直接輸送再生電力的系統(tǒng)。該設備以最短的線路輸送再生電力，使產(chǎn)生的再生電力盡可能多地得到利用。   　　
　　東京地鐵則在2014年6月開始投入使用“車站輔助電源設備”，可使多余的再生電力用于車站內(nèi)的照明和空調(diào)用電。該設備能夠通過監(jiān)視線路電壓的變化，來判斷電車是否即將進站。如附近沒有進站列車，那么再生電力將通過該裝置為車站內(nèi)的電力設備提供電源。   　　
　　減小設備體積縮小占地面積   　　
　　地鐵因每站之間間隔較短，且轉彎較多，所以列車剎車的頻率更高。雖然產(chǎn)生了更多的再生電力，但不能充分利用的情況時有發(fā)生。與此同時，地鐵因為常年需要開啟照明和空調(diào)等設備，導致耗電量巨大，因此如何將這些浪費的再生電力投入站內(nèi)設備使用，成為目前要解決的難題。   　　
　　在相對狹窄的地鐵隧道空間內(nèi)安裝設備，最大的問題是如何將設備做小。這一設備由三菱電機制造，采用碳化硅來替代普通的硅作為半導體材料，減少了半導體的發(fā)熱，簡化了冷卻裝置。而整個設備的線路空隙等方面都盡可能做到了小型化。   　　
　　該設備首先在日本東西線的妙典站投入使用，試驗結果顯示，一天節(jié)省下的電量約為600kWh，相當于60戶家庭一整天的耗電量。東京地鐵公司車輛部設計科負責人大橋聰表示，這種小型的設備尤其適合在地鐵站內(nèi)使用。他透露，這一設備預計很快將在另外7個車站投放使用。   　　
　　蓄電池也同樣被用于節(jié)能發(fā)電措施中，利用蓄電池儲存再生電力，在需要時提供給電車，從而達到高效利用的目的。   　　
　　東日本旅客鐵路公司（JR東日本公司）從2013年2月開始，在青梅線的拜島變電站安裝了容量為76.12kWh的鋰電池，該蓄電池放置在距離首都圈50km左右的地方，儲存的再生電力將為列車提供動力。該裝置在一年內(nèi)為列車運行提供了約40萬kWh的再生電力，相當于減少了拜島變電站4%～5%的能耗。   　　
　　當下難題是電力輸送與控制成本   　　
　　然而，采用鋰電池蓄電的成本高達數(shù)億日元。由于短期內(nèi)無法看到投資收益，因此公司目前正在努力拓展該蓄電池技術的使用范圍，甚至考慮將其應用于災害時應急使用等。   　　
　　JR東日本公司同時也在對可再生能源進行開發(fā)利用。如在車站內(nèi)采用太陽能發(fā)電為主的環(huán)保技術，并且已經(jīng)計劃將在今后逐步推廣這種“環(huán)保站點”。   　　
　　大型太陽能發(fā)電站同樣被用于節(jié)能措施中，2014年2月，公司在京葉線的車輛段的地基建設中，引進了輸出功率達1050kW的太陽能發(fā)電站。太陽能發(fā)電將用于車輛段內(nèi)的使用，其余的經(jīng)由變電站為電車運行提供能源。該發(fā)電站建成之后，每年約可以節(jié)省100萬kWh的電量，減少500噸的二氧化碳排放量。公司還計劃在未來繼續(xù)建設5個這種大型太陽能發(fā)電站。   　　
　　在利用再生能源方面，如何讓發(fā)電電力得到有效利用，以及如何降低成本，成為今后需要解決的課題。隨著太陽能發(fā)電設備建設的逐步增多，解決儲存電力以及輸送電力問題的必要性也在逐步凸顯。   　　
　　該公司計劃在未來和機電制造企業(yè)一道，共同推進可將太陽能發(fā)電輸送至遠距離車站的變壓器的研發(fā)。公司鐵道事業(yè)總部電網(wǎng)部門電力技術小組的負責人稱，為了加快技術研發(fā)，公司增加了投資，力求將太陽能發(fā)電站的電力實現(xiàn)遠距離輸送。   　　
　　將來，該技術有望與ICT技術相結合，構成集發(fā)電、送電和用電為一體的綜合電力控制系統(tǒng)，實現(xiàn)“鐵路智能電網(wǎng)”的目標。

關鍵詞：永磁同步電機新型電機三菱電機

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