关键词：超级电容；有轨电车；供电系统；研究
城市轨道交通可以反映出一个城市的发展情况，有轨电车作为现代交通发展的一个趋势，在许多的大型以及中型城市之中得以应用，有轨电车与汽油车等相比，能耗低、安全性能高，有着特定的行车路线，能够弥补城市交通的一个缺漏，尤其有轨电车产生的污染小，能够缓解城市的环境问题。接下来，文章将对有轨电车的供电系统部分进行研究。
一、超级电容是什么
超级电容其实就是化学之中的电容器，是一种通过极化电解质方式进行储能的一种电化学元件，其化学反应是可逆的，因此在使用之中可以反复使用，寿命延长，超级电容可以反复充电达到数十万次，原理是利用活性炭多孔电极以及电解质组成的结构获得能量。超级电容仅仅需要10秒~10分钟就可以充满容量的95%以上，而且能量转换效率高，温度适应性较强，所需要的充放电电路简单，安全性高，电量剩余可以及时的观测。此外，超级电容在使用之后进行拆解是没有污染的，符合现代的节能减排离理念。超级电容是现代新型的储能元件，其充电速度快，能够循环多次使用，使用寿命更长，而且超级电容在提供电能的同时不会造成污染，可以很好的解决环境污染的问题，因此超级电容在多个领域之中都有已应用，成为世界上生产量最多的一种电容器。
二、超级电容有轨电车简介
超级电容有轨电车是现代城市交通之中常见的交通方式，有轨电车时速可以达到70千米，采用的是不锈钢材质，有轨电车的地板较低，老人、小孩轻微抬脚就可以上车，十分方便，有轨电车的载客量也是非常多的，可以容纳上百人。有轨电车最突出的优点来自于，有轨电车使用的能源是电容充放电的能量，超级电容有轨电车可以在一分钟之内完成充电，运行距离可以达到几公里，而且在行驶制动之中，能量可以实现回收，将没有用的能量存储起来，实现能量的循环利用，利于实现绿色交通。我国超级电容有轨电车的运行在近几年完成，实现了全程无架空接触网，30秒快速充电，在超级电容有轨电车方面具有开创性的意义。
超级电容有轨电车的关键技术在于充电与供电装置的设计，充电装置设计可以为有轨电车的能量提供起到促进作用，为超级电容有轨电车的安全高效运行提供保障。超级电容有轨电车自身采用绿色材料，使用电容器充放电带来的能量，建设与维护的成本低，且承载量大，可以满足现代中大型城市的公共交通建设需求，是一款亲民、绿色环保的交通方式。
三、超级电容有轨电车供电系统研究
3.1 现代有轨电车供电系统相关规定
在我国，有轨电车供电系统的设计是需要遵循一定的行业标准的，在1999年，我国就已经颁布了行业标准《城市无轨电车与有轨电车供电系统CJ/T超级电容1999》，其中有轨电车的供电系统做出规定，此外，随着有轨电车的发展，我国也颁布了其他的设计规范，不断满足现代化的设计要求。在设计有轨电车供电系统之中，我们需要按照：供电系统的外部电源采用分散式供电方式，交流电源标称电压采用10kV为宜，外部电源的电压等级应该按照城市淡忘之中的要求进行，系统应当列为交流电源的一级或者二级，电车整流站之中应当有两路交流进线单元，用于常用一级保安备用，交流母线采用的是单母线的方式等等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在现代的城市之中，由于每一个城市基础设施建设标准不同，超级电容有轨电车供电系统设计还应当与该城市的标准相结合，在符合国家规定的前提下，参考城市基础设施建设规定，完成对超级电容有轨电车的供电系统设计方案。
3.2 外部电源供电方式研究
外部电源供电方式建议采用的是分散式的供电，外部电压等级根据该城市的电压要求进行，例如北京市的超级电容有轨电车规定，电源供电可以采用的是集中式供电、分散式供电以及混合式供电，电源的电压等级有10kV、20kV、35kV、65kV、110kV等多个电压等级。超级电容有轨电车供电方式有着相异之处，以下将进行分析：集中供电的方式所需的电源点少，其通过中压网络为超级电容有轨电车交通系统内部牵引变电所和降压变供电的方式，每一路之中的电压较大，城市电网之中引入110kV的电源（或者其他电压源），然后对该电压进行降压，再进行对超级电容有轨电车交通的供电。采取这种方式进行超级电容有轨电车供电设计，可以有效利用城市电网，减少对城市电网的改造，施工过程之中的工作量减少，供电质量也会提高。此外，这样的方式对城市电网的影响也是不大的，由于超级电容有轨电车交通负荷的波动变化及产生高次谐波，谐波电流电压对城市电网的干扰小，不会影响城市电网的使用，集中供电方式自成一个系统，在日后的工作与维护上也相对方便，具有高度的独立性。
第二种方式是采用分散式供电，这种供电方式是从城市电网之中引出电压，通过开闭所对中压电源进行分配，其位置与数量需要根据实地的情况进行设置，分散式的供电系统借助的是已有的变电所，在变电所设置一个开闭所，在开闭所后面是城市电网，然后在城市电网的基础上进行超级电容有轨电车的系统供电，相比于集中式的供电系统，该方式的工程建设规模小，费用也降低，但是对城市电网会产生一定的影响，其独立性低，在日后需要改建或者扩建，这一部分仍需要一定的建设施工。由于上述两种方式各有其优点与缺点，因此第三种方式采用的是集中与分散相结合的方式进行供电，根据实际的情况与电网的分布，合理选择有效的供电方式，这样既可以减小工程量、降低成本，有利于日后的维护，对城市电网的影响也相对减小。
3.3 牵引网供电方式研究
现代有轨电车的牵引网供电方式主要有接触网供电与无触网供电，超级电容有轨电车供电系统就属于无触网供电，在有轨电车的车辆上装载上超级电容器，通过设计相应的电路可以实现重复的电容充放电，在这一过程之中给电车行驶提供动力。超级电容有轨电车充电地点在站台范围附近，在30秒左右就可以实现对电能的存储，而且一次充电可以行驶多公里，超级电容工作电压在直流500V~900V，不同的车辆由于行驶的路线与承载的客流量不同，其充电的电压与充电的时间也是不同的，有的超级电容有轨电车带有充电机，也就是可以实现充电，这个充电机只能够给一个电车充电，充电机供电方案一是可以用牵引变电所的方式，通过电缆同时向车站进行电源输送，供不止一台超级电容有轨电车充电，还有一种方式是采用成套整流充电的方式，通过降压、整流、调压的方式，为车辆充电提供电压，该方式的实现需要进行一系列模块的设计，将交流电进行转换，通过对电压的处理实现整流、滤波等处理，为各个支路所需提供电源。超级电容有轨电车供电采用无触网，运营与维护的工程量较小，技术较为成熟，而且对周围环境几乎没有影响，但是这种方式在储存能量上还需要进一步研究，提高整个供电系统的稳定性。
四、总结
有轨电车的承载量是比较大的，在现代城市交通之中占有一席之地。有轨电车的发展与其供电系统的设计是离不开的，超级电容的有轨电车可以实现电车无接触网行驶，而且超级电容存储能量大，充电时间与放电时间都能够满足现代的交通要求，研究供电系统也将促进有轨电车的进一步发展。
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论文作者:王海娜, 杨一步, 张树颖
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第15期
论文发表时间:2019/12/12
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