Рекуперация электроэнергии на РЖД превысила лучший показатель советских железных дорог

По итогам 11 месяцев текущего года на железных дорогах объём возвращённой в контактную сеть электроэнергии при рекуперативном торможении составил почти 1,173 млрд кВт/ч.  Этот показатель для компании является рекордным. Интересно сравнить это достижение с аналогичным периодом 1988 года, пикового в советские времена по грузоперевозкам. Тогда эта величина достигла 1,259 млрд кВт/ч. 

Рекуперацией считается возврат в сеть части затраченной электроэнергии для повторного её использования. Так, в режиме торможения тяговыми двигателями электроподвижного состава (ЭПС) они переводятся в генераторный режим, и механическая энергия движения поезда превращается в электрическую энергию. В основном рекуперативное торможение необходимо для обеспечения безопасности движения поездов. Его роль особенно важна на линиях с горным профилем, а также для высокоскоростного подвижного состава. 

Длительное торможение колодочными тормозами невозможно из-за снижения их эффективности при нагреве, поэтому пользоваться ими можно лишь прерывисто. В результате скорость поезда постоянно меняется, в его составе возникают продольно-динамические усилия, которые способны разорвать поезд или привести к выдавливанию вагонов, а в пассажирском движении ещё и снизить комфортность проезда. При высоких скоростях стабильность механических тормозов недостаточна для плавного замедления, поэтому их применяют только для дотормаживания поезда перед остановкой.

Кроме основной функции по обеспечению безопасности движения применение рекуперативного торможения позволяет использовать возвращённую энергию на тягу поездов другими локомотивами, а также для привода вспомогательных электрических машин, для освещения и отопления, повышая энергоэффективность перевозочного процесса. 

При отсутствии других поездов на участке рекуперированная электроэнергия может быть возвращена во внешнюю питающую сеть. На линиях, электрифицированных на постоянном токе, – только при наличии выпрямительно-инверторных преобразователей. Рекуперацию электрической энергии нельзя считать её производством, поскольку не требуется расход энергоносителей.

Как рассказал «Гудку» заместитель начальника департамента технической политики ОАО «РЖД» Борис Иванов, в компании реализуется целевая программа повышения энергетической эффективности тягового электроснабжения, в рамках которой специалистами ведущих транспортных вузов выполняется крупномасштабная научно-исследовательская работа «Оценка энергоэффективности системы тягового электроснабжения и электроподвижного состава и потенциала её повышения», где значительное внимание уделено выявлению «узких мест» применения рекуперативного торможения и повышению эффективности его использования. Перед компанией стоит целевая задача в 2013 году обеспечить величину рекуперированной энергии не менее 1,5 млрд кВт/ч.

Оценить эффективность применения рекуперативного торможения можно при помощи имитационного моделирования, которое позволяет определить величину нереализованной энергии рекуперации из-за превышения напряжения в тяговой сети допустимых значений и вынужденного перехода на реостатное или пневматическое торможение, а также доли реализованной энергии, которая складывается из потребляемой поездами в режиме тяги, и энергии, поступающей на шины тяговых подстанций. При этом снижается потребление электроэнергии из энергосистемы, измеряемой счётчиками тяговых подстанций.

В департаменте технической политики ОАО «РЖД» пояснили, что сегодня на сети дорог, электрифицированных на постоянном токе, актуальна задача замены физически и морально устаревших инверторов, установленных ещё в 80-е годы. В настоящее время специалистами разработан инвертор на новой элементной базе с применением более мощных тиристоров, рассчитанных на более высокий класс напряжения. Для повышения эффективности целесообразно выполнить его дальнейшее совершенствование в части обеспечения не только шести-, но и двенадцати- и двадцатичетырёхпульсового выпрямления. Предстоит серьёзная работа конструкторов и других учёных-специалистов по доведению до совершенства логико-программного управления инвертором и совершенствованию системы диагностики.

Необходимо отметить, что условия работы устройств энергоснабжения в режиме рекуперативного торможения в большей степени зависят от режима напряжения в контактной сети, чем в режиме тяги. Важнейшей задачей сегодняшнего дня является доведение до широкой реализации предложений учёных по системе управления напряжением в контактной сети в зависимости от поездной ситуации. Самым сложным вопросом в этом является обеспечение работы системы регулирования напряжения в условиях применения рекуперативного торможения и обеспечения устойчивого приёма инверторами энергии рекуперации.

Процессы распределения и использования энергии рекуперации на однопутных участках постоянного тока не вызывают сомнений, так как они изучены достаточно основательно. Экспериментальные исследования показывают, что баланс реализованной энергии рекуперации складывается из потреблённой энергии поездами в режиме тяги в данной и смежных межподстанционных зонах, возвращённой энергии через инверторы на шины переменного тока тяговых подстанций и потерь в тяговой сети от передачи энергии рекуперации, причём последние в процентном соотношении соизмеримы с потерями в режиме тяги.

При том состоянии измерительных средств на тяговых подстанциях, которое имеется на сегодняшний день, наиболее остро стоит вопрос потокораспределения энергии рекуперации и, естественно, эффективности её использования на двухпутных участках постоянного тока. Поэтому глубокие натурные исследования процессов рекуперативного торможения и эффективности использования энергии рекуперации сегодня целесообразно проводить на двухпутных участках при наличии сложного профиля пути и поездов повышенной массы.

В соответствии с поручением старшего вице-президента ОАО «РЖД» Валентина Гапановича на Свердловской железной дороге определён участок постоянного тока  для использования в качестве опытного полигона по исследованию процессов рекуперативного торможения и эффективности использования энергии рекуперации в системе тягового электроснабжения.

По словам Бориса Иванова, организация постоянно действующего полигона для исследования процессов рекуперации является достаточно затратным мероприятием, требующим получения информации о значениях токов, напряжений, мощности и энергии за короткие промежутки времени с фидеров контактной сети и электроподвижного состава, а также наличия автоматизированной системы сбора и обработки этой информации. 

Апробация на таком полигоне процессов рекуперации с применением современных методов и систем управления позволит обеспечить широкое внедрение на сети дорог отработанных технических решений и обеспечить реализацию планов ОАО «РЖД» по повышению объёма рекуперации и эффективности её использования.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.