清华四川能源互联网研究院

科技创新

能源交通融合研究中心

中心聚集了清华大学院士、杰青等在内的各类专家人才,面向智能网联汽车技术、城市轨道交通能源互联技术、电气化交通等重点方向开展应用技术研究,推进能源、交通、汽车等领域的交叉融合和场景落地。

下属研究所

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轨道交通能源互联网研究所

研究所面向轨道交通双碳重大需求,提出新一代轨道交通柔性供电装备与系统技术思路,基于大功率电力电子、协同控制和多能融合的柔性交直流牵引供电技术,综合解决既有电气化铁路与城市轨道交通牵引供电系统在运能提升、外电源优化、节能减碳和电能质量等方面的痛点问题,在核心装备研制、系统分析认知、规划设计、运行控制、故障防御等方向开展基础理论研究、关键技术研发和示范应用工作。


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核心技术/产品

柔性直流牵引供电系统规划设计技术


  • 借鉴新型智能电网规划理论,解决了牵引供电系统中负荷场景复杂的难题,为城轨牵引供电系统提供更为准确的优化规划设计

  • 聚焦于解决移动冲击性机车和不确定性可再生能源带来的系统拓扑时变、复杂海量运行场景下的城轨能源互联网形态演变问题,包括柔性直流牵引供电系统架构与运行方式设计、柔性直流牵引供电系统高效全运行场景构建和柔性直流牵引供电系统选址定容三方面的内容


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*研发团队:轨道交通能源互联网研究所

轨道交通能源互联网故障保护技术


系统级保护技术

  • 根据新运行方式和变流器特点,按照尽量缩短故障影响范围和时间的设计原则设计了系统级保护

  • 聚保护配置与传统二极管系统基本保持不变或可进一步简化,最大程度与原有直流保护兼容


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图:系统保护装置


设备级保护技术

  • 针对隔离变、启动电阻、换流器交流侧、直流母线、直流中线、直流电抗器后母线、接触网区域的26种典型内部故障,设计了双向变流器保护方案,实现故障精准识别和快速隔离,确保设备安全

  • 研制了自主知识产权的变流器控制保护系统软硬件,支撑双向变流器控保功能和性能实现


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图:双向变流器保护装置

*研发团队:轨道交通能源互联网研究所

大容量变流器装备技术


  • 提出宽运行范围、高短路耐受的双向变流器拓扑,能够满足柔性直流牵引供电网低电压大电流的应用需求

  • 针对北京地铁13A线工况,研制了峰值功率达9MW的双向变流器

  • 针对降低IGBT结温的核心要求,对双向变流器采用水冷型散热设计。核心元件IGBT平均温度和温度波动水平均下降10℃-15℃,显著提升IGBT运行寿命和设备可靠性


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图:团队研制的9MW双向变流器外观


*研发团队:轨道交通能源互联网研究所

应用案例

  • 全贯通式同相牵引供电系统示范工程-北京大兴国际机场线

    与中铁电气化局就北京大兴国际机场线达成重大科技项目合作,建成后将成为国内首例全贯通式同相牵引供电系统。

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    图:团队研制的静止功率变换器阀塔
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    图:团队研制的贯通同相控制保护系统

  • 柔性直流牵引供电系统示范工程-北京地铁13A线、天津中心城区至静海市域(郊)铁路首开段

    与北京市基础设施投资有限公司等单位联合承担北京市科委课题“城市轨道交通柔性直流牵引供电系统关键技术与示范应用研究”。北京地铁13A线将成为国内首条具备多所协同控制能力的城轨柔直牵引供电系统工程

    与天津市地下铁道集团有限公司等单位联合开展天津中心城区至静海市域(郊)铁路首开段柔性直流牵引供电示范项目。该工程已成功申请中国城市轨道交通协会示范工程。项目投运后,将成为我国首个光伏直接用于牵引负荷供电的城轨牵引供电系统工程

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