利用可再生能源日本铁路节能技术获突破
发布时间：2015-04-14 来源： 中国电子报
本文摘要：利用可再生能源日本铁路节能技术获突破，利用新型电机可减少30%耗电，京王电铁公司最早引进节能技术，再生电力可不通过变电站直接输送，减小设备体积缩小占地面积，当下难题是电力输送与控制成本。
日本的电车长期以来都受到能源消耗问题的困扰。通过利用刹车时产生的再生电力，以及改进列车电机技术，在减少列车电力能耗方面逐步有了进展。本身在技术上领先全球的日本铁路，这次在节能技术上又取得了新突破。
作为重要交通工具的列车，行驶一千米所排放的二氧化碳仅相当于家用汽车的1/9，一直被视为交通部门中的环保“优等生”。然而，在2013年，日本铁路的用电总量共计173亿kWh，占大宗用电行业内用电总量的6.4%，不得不说电车耗电量巨大。
日本非常希望铁路方面能够出现新的节能对策，并呼吁全社会共同提高节能意识。国土交通省在2013年启动了“环保铁路项目”，为发展节能铁路提供了有力支撑。通过采用节能设备以及利用可再生能源，日本铁路方面的目标是，在2030年铁路的用电量和二氧化碳排放量争取比2010年减少两成。
利用新型电机可减少30%耗电
日本各大铁道公司目前正在引进的节能技术之一就是利用再生能源。这里的再生能源是指在列车刹车时，将电机作为发电机工作所产生的电力。在容纳150名乘客的10节车厢以时速90km运行时，从刹车到列车停止的30秒内大约能够产生1500kW的再生电量。产生的再生电力通过专门架设的电线输送给其他列车。其他列车以这些再生电量为动力，从而实现了列车的节能运行。
铁路所引进的另一个节能技术是采用了“可变电压可变频率（VVVF）变压控制装置”以更有效地制动。这一装置可将上述供电线路中的直流电转换为交流电，根据电车的加速度和速度的变化调整电压和频率，从而使得电机更有效运转。其最大优点就是比过去的列车减少了约30%的耗电量。
京王电铁公司最早引进节能技术
最早引进这两项技术的是京王电铁公司。同时采用再生电力装置与VVVF变压控制装置后，一节列车运行1千米所消耗的必要电量比过去减少了约45%。
京王电铁公司在2000年就出台了环保基本方针，很早就致力于环保问题的对策研究。目前公司在京王线与井之头线全线皆完成了再生能源利用设备的安装，2012年9月已在全部列车上安装了VVVF变压控制装置。大手铁道公司约有50%的列车安装了VVVF变压控制装置。目前，只有京王电铁公司运营的全部线路上都采用了节能技术。
东京地铁公司计划在2015年投入运行的银座线列车上安装永磁同步电机，力求更加节能。电车上的主流电机目前都是利用电枢线圈产生驱动转矩，而采用了永磁同步电机后，永久磁铁代替了电枢线圈，从而不再需要为其供电，有效控制了电量损耗。该公司目前同时采用了永磁同步电机与VVVF变压控制设备，预计能耗将比过去的列车减少约37%，一组列车每天能够节约920kWh的用电。
再生电力可不通过变电站直接输送
随着电机技术每年不断革新进步，所产生的再生电力总量也在不断增加。然而，再生电力无法得到充分利用的问题也逐渐显现。
电车在发车时用电最多，因此产生再生电力后必须有其他电车发车，这样才能得到有效利用。一旦时机不对，再生电力就会被浪费。鉴于此问题，京王电铁公司打造了不通过变电站便可直接输送再生电力的系统。该设备以最短的线路输送再生电力，使产生的再生电力尽可能多地得到利用。
东京地铁则在2014年6月开始投入使用“车站辅助电源设备”，可使多余的再生电力用于车站内的照明和空调用电。该设备能够通过监视线路电压的变化，来判断电车是否即将进站。如附近没有进站列车，那么再生电力将通过该装置为车站内的电力设备提供电源。
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