电气化铁路再生制动能量利用

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。本书可以作为电气工程及其自动化专业高年级本科生和电气工程学科研究生的参考书，同时可供从事轨道交通电气化与自动化领域科学研究、工程设计、装备制造和运营管理的工程技术人员参考。

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