淺談鋰電池在城軌車輛儲能裝置中的應用

王似玉

摘 要：儲能裝置可以吸收利用城軌車輛再生制動的能量，穩定直流網電壓，防止再生制動失效，是近年來城軌交通領域的研究熱點。近兩年功率型鈦酸鋰電池的出現和發展使得鋰電池的功率密度、充放電速率、循環使用次數等性能得到大幅度提升。本文將對比各種儲能介質，論述鋰電池在城軌車輛儲能裝置中應用的可能性。

關鍵詞：鋰電池；儲能；城軌交通

中圖分類號：TM922.3 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）06-0067-01

1 引言

在全球倡導低碳、節能的今天，城軌交通中的再生制動能量回收利用問題得到了全世界的廣泛關注。城軌交通列車的制動能量是相當可觀的[1-2]，如果我們能將車輛在再生制動過程中產生的電能回收利用，就可以大大降低列車的牽引能耗。

2 城軌列車制動方式

目前，城軌交通車輛的再生制動方式主要包括電阻耗能型、儲能器儲能型和逆變回饋型[1]。電阻耗能型將制動能量以熱能的形式耗散掉，導致大量能源的浪費。逆變回饋型因采用晶閘管作為開關器件，會給電網注入大量諧波，且設備投資高，維護較為困難。相比之下儲能器儲能型再生制動方式可避免上述情況。

3 功率型鈦酸鋰電池與其他儲能介質的性能比較

儲能型再生制動方式又分為飛輪、超級電容和蓄電池三種儲能介質[2]。飛輪儲能技術尚未成熟，目前出現的一些產品價格過于昂貴。超級電容具有很高的功率密度，可以快速充放電，被認為是一種比較理想的城軌交通儲能介質[1]，但其能量密度比較低，節能效果還有待提高。相比之下功率型鈦酸鋰電池兼具高功率密度和高能量密度的雙重優勢，在城軌交通儲能技術中擁有自身獨特的優勢。圖1為功率型鈦酸鋰電池與其他儲能介質的Ragone圖性能對比[1-2]。

4 功率型鈦酸鋰電池性能測試

我們利用專業的電池充放電特性測試儀對三種不同負極材料的鋰電池進行了同樣的充放電測試，進行對比試驗，結果如表1表2所示。三種不同負極材料的電池在5C以上的電流充放電時功率型鈦酸鋰具有明顯的優勢，充放電性能非常平穩。

功率型鈦酸鋰電池充放電特性如圖2、圖3所示。

綜上所述功率型鈦酸鋰電池相對于其他負極材料的鋰電池而言，在功率密度方面已經有了大幅度的提高。快速充放電及功率密度的性能可以與超級電容媲美，在能量密度方面也有很大優勢，與其他儲能介質相比，較適用于城軌車載儲能裝置。

參考文獻

[1]龍江英，李焱，馬龍.城市軌道交通運營期碳排放算量研究[J].貴陽學院學報，2011，23（33）.

[2]胡婧嫻，林仕立，宋文吉，等.城市軌道交通儲能系統及其應用進展[J].儲能科學與技術，2010，11（6）.