Reducing Peak Demand at Traction Substations in Electric Railway System by Regenerative Energy Management and Onboard Supercapacitor Installation

Abstract

บทความนี้นำเสนอการศึกษาผลการติดตั้งตัวเก็บประจุยิ่งยวดบนขบวนรถไฟต่อกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่ตำแหน่งสถานีไฟฟ้าขณะทำงาน โดยประยุกต์ใช้เทคนิคการจัดการพลังงานคืนกลับร่วมกับการควบคุมระบบกักเก็บพลังงานแบบตัวเก็บประจุยิ่งยวด ในการทดสอบได้พิจารณาผลของขนาดพิกัด ESS ต่อการเปลี่ยนแปลงค่ากำลังไฟฟ้าสูงสุด โดยระบบทดสอบเลือกใช้ระบบรถไฟฟ้าขนส่งมวลชนรถไฟฟ้า BTS Skytrain สายสีลม ผลการทดสอบพบว่าเมื่อ ESS มีพิกัดสูงขึ้นความสามารถในการกักเก็บพลังงานและการจ่ายกำลังไฟฟ้ามีค่าสูงขึ้น สามารถช่วยลดกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่รถไฟและสถานีไฟฟ้าขับเคลื่อน ส่งผลให้แรงดันไฟฟ้าขณะทำงานที่ตำแหน่งรถไฟและสถานีไฟฟ้าขับเคลื่อนมีค่าสูงขึ้น โดยขนาดพิกัดที่เหมาะสมของ ESS คือ 4-6 kWh จะสามารถจ่ายกำลังไฟฟ้าสูงสุดได้ 1.2-1.8 MW จะช่วยลดกำลังไฟฟ้าสูงสุดที่สถานีไฟฟ้าขับเคลื่อนได้ทุกสถานีอย่างน้อย 20% เปรียบเทียบกับกรณียังไม่ติดตั้ง ESS และในบางสถานีสามารถลดได้มากที่สุดถึง 60% เปรียบเทียบกับกรณียังไม่ติดตั้ง ESS ซึ่งจะลดกำลังไฟฟ้าสูงสุดในภาพรวมคิดเป็นประมาณ 33% และช่วยยกระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่สถานีไฟฟ้าขับเคลื่อนให้อยู่ในระดับสูงกว่า 0.95 pu. และยกระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่ตำแหน่งรถไฟได้ในระดับสูงกว่า 0.90 pu.