本书围绕电气化铁路再生制动能量利用相关理论，系统地介绍了适用于不同类型电气化铁路的再生制动能量利用方案，并探讨了“源-网-车-储”一体化供电技术，为电气化铁路高效节能、绿色用能发展探索了新方向。全书共9章，主要包括不同类型电气化铁路的牵引供电系统负荷特性、适用于不同负荷特性电气化铁路的再生制动能量利用方案、再生制动能量利用系统保护方案、再生制动能量利用系统经济性、“源-网-车-储”一体化供电技术、再生制动能量利用系统仿真实验平台、再生制动能量利用系统工程应用方案及相关案例。
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第1章 绪论 1
1.1 电气化铁路供电系统概述 1
1.1.1 牵引供电系统 2
1.1.2 铁路电力变配电系统 7
1.2 电气化铁路能耗与电能质量问题概述 8
1.2.1 能耗问题 8
1.2.2 电能质量问题 10
1.3 电气化铁路潮流控制技术概述 14
1.3.1 电能质量治理 14
1.3.2 同相供电 16
1.3.3 再生制动能量利用 18
1.3.4 新能源利用 20
1.4 本书主要内容 25
参考文献 27
第2章 电气化铁路负荷特性 29
2.1 铁路电力变配电系统负荷特性 29
2.2 列车负荷特性 30
2.2.1 列车功率传输特性 30
2.2.2 列车牵引/制动特性 32
2.2.3 列车动态运行及其功率特性 33
2.3 牵引供电系统负荷特性 35
2.3.1 典型牵引变电所负荷特性 35
2.3.2 典型电气化铁路线路负荷特性 44
2.3.3 基于负荷特性的再生制动能量利用方案分析 46
2.4 本章小结 48
参考文献 48
第3章 电气化铁路单所再生制动能量利用 49
3.1 普通线路牵引变电所 49
3.1.1 基于储能的再生制动能量利用系统基本原理 49
3.1.2 基于储能的再生制动能量利用系统运行模式 51
3.1.3 基于储能的再生制动能量利用系统控制策略 54
3.1.4 基于储能的再生制动能量利用系统验证 57
3.2 长大坡道线路牵引变电所 64
3.2.1 基于混合储能的再生制动能量利用系统基本原理 64
3.2.2 基于混合储能的再生制动能量利用系统运行模式 65
3.2.3 基于混合储能的再生制动能量利用系统控制策略 66
3.2.4 基于混合储能的再生制动能量利用系统验证 69
3.3 铁路枢纽线路牵引变电所 74
3.3.1 基于储能和能馈的枢纽所再生制动能量利用系统基本原理 75
3.3.2 基于储能和能馈的枢纽所再生制动能量利用系统运行模式 76
3.3.3 基于储能和能馈的枢纽所再生制动能量利用系统控制策略 81
3.3.4 基于储能和能馈的枢纽所再生制动能量利用系统验证 83
3.4 本章小结 92
参考文献 93
第4章 电气化铁路多所再生制动能量利用 95
4.1 分区所功率融通型再生制动能量利用系统 95
4.1.1 功率融通型再生制动能量利用系统基本原理 95
4.1.2 功率融通型再生制动能量利用系统运行模式 97
4.1.3 功率融通型再生制动能量利用系统控制策略 98
4.1.4 功率融通型再生制动能量利用系统验证 102
4.2 牵引变电所与分区所协同的集成型再生制动能量利用系统 108
4.2.1 集成型再生制动能量利用系统基本原理 108
4.2.2 集成型再生制动能量利用系统运行模式 110
4.2.3 集成型再生制动能量利用系统控制策略 112
4.2.4 集成型再生制动能量利用系统验证 119
4.3 本章小结 129
参考文献 129
第5章 再生制动能量利用系统保护方案 131
5.1 再生制动能量利用系统简介 131
5.2 再生制动能量利用系统对牵引供电系统既有保护的影响 132
5.2.1 既有保护及其保护原理 132
5.2.2 既有保护影响分析 137
5.3 再生制动能量利用系统保护方案设计 140
5.3.1 保护原则 140
5.3.2 保护策略 140
5.4 案例分析 144
5.4.1 枢纽型牵引变电所再生制动能量利用系统 145
5.4.2 分区所再生制动能量利用系统 152
5.5 本章小结 158
参考文献 158
第6章 再生制动能量利用系统经济性 160
6.1 电气化铁路电价政策 160
6.2 再生制动能量利用系统经济性分析 161
6.2.1 再生制动能量利用系统成本 162
6.2.2 再生制动能量利用系统收益 162
6.3 基于技术经济模型的再生制动能量利用系统容量优化配置 164
6.3.1 再生制动能量利用系统技术模型 164
6.3.2 再生制动能量利用系统经济模型 167
6.3.3 再生制动能量利用系统技术经济模型评价指标 169
6.3.4 再生制动能量利用系统容量优化配置方法 171
6.3.5 再生制动能量利用系统容量设计目标实现方法 172
6.3.6 案例分析 174
6.4 本章小结 182
参考文献 183
第7章 “源-网-车-储”一体化供电技术 184
7.1 “源-网-车-储”供电系统发展前景 184
7.2 “源-网-车-储”一体化供电系统架构与运行机制 185
7.2.1 “源-网-车-储”一体化供电系统架构 185
7.2.2 “源-网-车-储”多环节协同运行机制 186
7.3 “源-网-车-储”一体化控制方案 187
7.3.1 有功无功联合潮流优化策略 188
7.3.2 多变流器协调控制策略 191
7.4 “源-网-车-储”一体化供电技术方案与验证 192
7.4.1 新能源与再生制动能量利用 192
7.4.2 牵引网电压波动抑制 194
7.4.3 电能质量综合治理 197
7.4.4 车网稳定性提升 199
7.4.5 “车-所”协同应急供电 201
7.4.6 列车柔性不断电过分相 202
7.4.7 接触网直流融冰 204
7.5 “源-网-车-储”一体化供电系统展望 206
7.5.1 基于贯通供电技术的“源-网-车-储”系统 206
7.5.2 “源-网-车-储”一体化协同规划技术 207
7.5.3 用于电气化铁路的大容量电力电子变流装置 208
7.5.4 新形态牵引供电系统保护技术 208
7.5.5 “源-网-车-储”多环节稳定性作用机制 208
7.5.6 考虑多所联动的“源-网-车-储”一体化供电系统优化运行技术 208
7.6 本章小结 208
参考文献 209
第8章 再生制动能量利用系统仿真实验平台 211
8.1 再生制动能量利用系统综合仿真实验系统 211
8.1.1 离线仿真系统 211
8.1.2 实时仿真系统 214
8.1.3 实验系统 216
8.1.4 案例分析 221
8.2 再生制动能量利用系统分析评估软件 224
8.2.1 软件需求 225
8.2.2 软件架构 226
8.2.3 软件应用 227
8.2.4 案例分析 229
8.3 本章小结 237
参考文献 237
第9章 再生制动能量利用系统工程应用 238
9.1 工程应用方案 238
9.1.1 技术方案 239
9.1.2 保护方案 242
9.1.3 监控方案 243
9.2 工程应用案例 243
9.2.1 牵引变电所案例 243
9.2.2 分区所案例 250
9.3 本章小结 259
参考文献 259
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