応用の課題 (3).ppt
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1、電気鉄道電気二重層電気鉄道電気二重層応用現状課題応用現状課題 北京交通大学電気工学科北京交通大学電気工学科楊中平楊中平 2012.3.12蓄電技術電気鉄道蓄電技術電気鉄道近年急速蓄電技術進歩近年急速蓄電技術進歩蓄電素子蓄電素子二次電池、燃料電池、二次電池、燃料電池、SMES電気鉄道省、環境優乗物電気鉄道省、環境優乗物可能可能3電気鉄道応用実例電気鉄道応用実例1988,Keihin Electric Express Railway,日本日本2000,DMU LIREX,2002,PPM,Seven Valley Railway,2003,電池電池,架線架線,日本日本2005,水素電池水素電池,L
2、RV,2006,電池電池+燃料電池燃料電池,EMU,JR東日本東日本2007,電気二重層,西武鉄道電気二重層,西武鉄道,日本日本 2007,電気二重層電気二重層,北京地下鉄号線北京地下鉄号線,中国中国4期待主効果()期待主効果()車輌車輌電力回生蓄積再利用電力回生蓄積再利用回生失効抑制回生失効抑制省省加速性能向上加速性能向上停電時走行可能停電時走行可能車輌可能車輌可能5EngineCKD6E5000(China)Lithium-ion battery期待主効果()期待主効果()車輌車輌6期待主効果(期待主効果(2)電力供給電力供給架線電圧変動抑制架線電圧変動抑制7期待主効果(期待主効果(3)環
3、境運行環境運行部分電化路面電車景観維持部分電化路面電車景観維持架線全面的部分的省略架線全面的部分的省略電化非電化区間直通運転電化非電化区間直通運転8蓄電素子適()蓄電素子適()密度密度密度密度l 電池:密度高、密度不十分電池:密度高、密度不十分l EDLC:密度高、密度低:密度高、密度低Source:Maxwell Technologies SA9蓄電素子適(蓄電素子適(2)効率寿命効率寿命l電池:寿命充放電依存電池:寿命充放電依存 lEDLC:寿命長:寿命長、充放電速充放電速Source:www.electricitystorage.org10蓄電素子適(蓄電素子適(3)各種蓄電素子実用例各
4、種蓄電素子実用例現時点、種結現時点、種結論論本講演、本講演、EDLC応用限議論応用限議論11応用実例応用実例Installationyear Line/VehicleEDLC parametersInstallationCell capacity FTotal capacity FVoltage VEnergykWhWeight(kg)/Size(mm)2003LRV of Mannheim,GermanyOn-board1800452004000.85477/19009504552007Line 5 of Beijing Subway,ChinaWayside260069.64515.22.
5、57/860280026002007 Seibu Railway,Japan Wayside20.2551212802008313 series,JR Central,JapanOn-board8001.470014250.28430/9009007302008Portugal MTS company 750V LRVOn-board2009Line T3 of Paris,FranceOn-board1.62013Shenyang.LRV,ChinaOn-board12応用実例応用実例Hybrid LRV with MITRAC Energy Saver in Mannheim.Cell c
6、apacity(F)1800Cell voltage(V)2.5Number of component in series/parallel160s 4pTotal capacity(F)45Range of voltage(V)200-400Energy capacity(Wh)850Maximum power(kW)300Weight(kg)477Dimension(mm)L1900 W 950 H 455Energy savingUp to 30%13応用実例応用実例 13Hybrid LRV with EDLC Citadis on Line T3 in Paris network.B
7、B63000 LocomotiveSource:Jean-Paul Moskowitz Jean-Luc Cohuau ALSTOM and RATP experience of supercapacitors in tramway operation Vehicle Power and Propulsion Conference(VPPC),2010 1414Hybrid LRV with EDLCs Combino in Portugal.応用実例応用実例PortugalSource:Alfred Energy Storage for Railway Systems,EnergyRecov
8、ery and Vehicle Autonomy in Europe International Power Electronics Conference,20101515応用実例応用実例 日本日本Hybrid commuter EMU 313 series with EDLC in JR Central Japan.Cell capacity(F)800Cell voltage(V)2.5Number of component in series/parallel570sTotal capacity(F)1.4Range of voltage(V)700-1425Energy capacit
9、y(Wh)280Maximum power(kW)200Weight(kg)430Dimension(mm)L 900 W900 H 7301616北京地下鉄北京地下鉄5号線変電所号線変電所EDLC蓄能装置設置蓄能装置設置応用実例応用実例 中国中国 1617ItemUnitBlockModuleComposition7 cellsin series6 unitsin parallel32 blocksin seriesVoltage V17.517.5560Capacity F371222870 Energy capacity kWh2.5Maximum power MW1 Total Dim
10、ensions mmdepth x width x heightD 860 W 2800 H 2660北京地下鉄北京地下鉄5号線号線EDLC装置諸元装置諸元 17応用実例応用実例 中国中国 EDLC18密度向上密度向上10年密度年密度2倍程度向上(?)倍程度向上(?)安全性安全性耐熱温度高耐熱温度高電解液燃焼時有毒発生電解液燃焼時有毒発生直列接続時電圧平衡直列接続時電圧平衡内部抵抗削減内部抵抗削減低減低減応用課題()応用課題()EDLC自身自身19(NIPPON CHEMI-CON社資料)社資料)+-Activated CarbonLTO/CNF composite+負極負極正極正極-活性炭活
11、性炭-Porese-CNFNano-sized LTOHigh electric conductivity酸酸(nano-LTO)/(CNF)複合体複合体High ionic accessibility(ca.5-20 nm)Li4Ti5O12+3Li+3e Li7Ti5O12 密度:密度:30Wh/L(従来活性炭約(従来活性炭約3倍)倍)出力密度:出力密度:6kW/L(従来匹敵)(従来匹敵)応用課題()応用課題()EDLC自身自身2020密度密度WhWh kgkg-1-1瞬時出電力大瞬時出電力大出力密度出力密度kWkW kgkg-1-14020608010024610鉛鉛水素水素907030
12、50100812従来活性炭従来活性炭従来活性炭従来活性炭建設機械、鉄道用途建設機械、鉄道用途HEV回生用途回生用途機機 用途用途応用課題()応用課題()EDLC自身自身21 応用課題(応用課題(2)設置方式設置方式地上設置地上設置自由度大、目的応場所容量選択重要自由度大、目的応場所容量選択重要車載方式車載方式重量強制約重量強制約少容量目的達成重要少容量目的達成重要、省、省観点定量的評価強期待観点定量的評価強期待22応用課題()応用課題()容量設定充放電制御容量設定充放電制御必要容量影響要素必要容量影響要素線路線路車輌車輌変電所変電所EDLC特性特性充放電制御手法充放電制御手法2323容量設定充
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