Admin

Рекуперация электроэнергии - основное направление энергосбережения

На сетевой школе, состоявшейся в начале апреля текущего года в эксплуатационном локомотивном депо Челябинск, участники обсудили актуальные проблемы по повышению уровня энергии рекуперации и эффективности ее использования. В совещании приняли участие руководители и специалисты локомотивного комплекса, Департамента технической политики и Управления планирования и нормирования материально-технических ресурсов ОАО «РЖД», Южно-Уральской дороги, ведущие сотрудники научных организаций, машиностроительных и ремонтных предприятий. С приветственным словом к ее участникам обратился главный инженер Южно-Уральской дороги А.М. Храмцов. Председательствовал на школе главный инженер Дирекции тяги А.Н. Ходакевич.

В своем выступлении Алексей Николаевич отметил, что Дирекцией тяги, начиная с 2009 г., регулярно проводятся сетевые школы по вопросу повышения энергетической эффективности рекуперативного торможения. В результате постоянного внимания к данной проблеме удалось добиться стабильной положительной динамики возврата электроэнергии в контактную сеть как в объемных показателях, так и удельных (рис. 1). По итогам 2011 г. достигнут максимальный результат за всю историю ОАО «РЖД» — 1,28 млрд. кВт-ч электроэнергии на сумму 2,9 млрд. руб. Экономический эффект превысил сумму стоимости реализации всех мероприятий по инвестиционному проекту «Внедрение ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте», где по отдельным мероприятиям срок окупаемости превышает три года.

В соответствии с «Энергетической стратегией ОАО “РЖД”» до 2010 г. и на перспективу до 2030 г.» предусматривается снижение удельного расхода электроэнергии в 2015 г. до 113,2— 111,7 кВт-ч/10 тыс. т-км брутто, а в 2030 г. — до уровня 109,5 — 107,5 кВт-ч/10 тыс. т-км брутто. По результатам работы в 2011 г. при плановом удельном расходе электроэнергии 115,2 фактическое выполнение — 114,7 кВт-ч/10 тыс. т-км брутто. Таким образом, сэкономлено 177,7 млн. кВт-ч на сумму 400 млн. руб. (рис. 2).

За указанный период потребление электроэнергии на тягу поездов составило 39,8 млрд. кВт-ч на сумму порядка 90 млрд. руб., что превышает 20 % в эксплуатационных расходах хозяйства. Благодаря проводимой работе по повышению эффективности рекуперативного торможения было сэкономлено порядка 3 % от затрат на покупку электроэнергии. Однако на сети дорог имеются еще достаточные резервы для значительного повышения объемов рекуперации электроэнергии.


Как уже ранее неоднократно отмечалось в соответствующих документах ОАО «РЖД», продолжил А.Н. Ходакевич, рекуперативное торможение является не только энергосберегающим мероприятием, но и важнейшим элементом обеспечения безопасности движения поездов.

Наиболее актуальными мерами, направленными как на повышение эффективности рекуперативного торможения, так и обеспечение безопасности движения, являются:

обучение и стимулирование локомотивных бригад; замена электромашинных преобразователей НБ-436 статическими на грузовых электровозах постоянного тока;

замена индуктивных шунтов ИШ-95 электронными шунтами на грузовых электровозах переменного тока;

восстановление разоборудованных систем рекуперации;

настройка неисправных систем рекуперации;

поставка новых рекуперирующих электровозов.

Вплоть до 2006 г. на сети дорог наблюдалось падение объемов рекуперированной электроэнергии. Так, в 2006 г. снижение уровня удельной рекуперации к уровню 2005 г. составило 7,6 % (рис. 3). Главной причиной сложившейся ситуации явилась неисправность схем рекуперативного торможения на электровозах. По состоянию на 1.07.2006 г. они не действовали на 604 электровозах.

Принятыми мерами удалось изменить отрицательную динамику. Несмотря на рост числа неисправных электровозов (900 с лишним единиц) удалось добиться устойчивого роста удельной рекуперации электроэнергии. Здесь важную роль сыграла проводимая в эксплуатационных депо работа с локомотивными бригадами.

В последующем данная мера стала недостаточной, так как сдерживающим фактором стало техническое состояние систем рекуперации. По поручению старшего вице-президента ОАО «РЖД»

В.А. Гапановича 3.05.2011 г. было издано распоряжение № 957р «Об укомплектовании систем рекуперативного торможения эксплуатируемого парка грузовых электровозов постоянного тока». Дорогам и Дирекции по ремонту тягового подвижного состава были даны задания по восстановлению систем рекуперации.

Однако в 2011 г. полное приведение их в работоспособное состояние выполнено не было. В текущем году в соответствии с графиком восстановления, утвержденным вице-президентом ОАО «РЖД» А.В. Воротилкиным, должно быть восстановлено

405.5 систем рекуперации на грузовых электровозах постоянного тока (рис. 4).

Наличие значительного числа нерекуперирующих электровозов ведет к необоснованным потерям электроэнергии. В результате в I квартале 2012 г. установленное задание ОАО «РЖД» по рекуперации и экономии средств не выполнено на

8.5 млн. руб. и план на текущий год (1,5 млрд. кВт-ч) находится под угрозой срыва.

Для выполнения установленной программы необходимо обеспечить рост объемов рекуперации электроэнергии в каждом квартале на уровне 16 %. При этом удельная рекуперация за 3 мес. 2012 г. возросла только на 9,7 % (рис. 5).

Неудовлетворительная ситуация по выполнению установленного плана и обеспечению возврата электроэнергии в контактную сеть сложилась на Свердловской, Южно-Уральской, Западно-Сибирской, Красноярской, Восточно-Сибирской, Забайкальской и Дальневосточной дирекциях тяги. Кроме того, Красноярской дирекцией тяги допущено снижение объема рекуперации.

Обучение локомотивных бригад остается приоритетной задачей Дирекции тяги. Однако данный вопрос возможно решать только в комплексе. Например, на Московской дороге значительное число электровозов с неисправной схемой рекуперации не позволяет локомотивным бригадам поддерживать навыки управления режимом рекуперации на должном уровне.

В заключении своего выступления А.Н. Ходакевич обратил особое внимание слушателей на новые разработки научных организаций, позволяющие значительно повысить эффективность рекуперации. В первую очередь к ним относятся:

О статический преобразователь для электровозов ВЛ10 и В/111, разработанный ОАО «ВНИИЖТ» (г. Москва) и ООО «НПО “САУТ”» (г. Екатеринбург);

О электронный шунт для электровозов серии BJ180, разработанный ПКБ ЦТ совместно с ООО «НПО “Сатурн”» (г. Санкт-Петербург).

По результатам опытной эксплуатации данные устройства, установленные на локомотивах, позволят значительно повысить эффективность использования рекуперативного торможения. Указанное оборудование готово к поставке в ремонтные локомотивные депо и локомотиворемонтные заводы.

С подробным докладом и детальным анализом ситуации с энергосбережением перед участниками сетевого совещания выступил главный инженер Южно-Уральской дороги — филиала ОАО «РЖД» А.М. Храмцов.

Условно Южно-Уральскую дорогу с точки зрения применения рекуперативного торможения, сказал Анатолий Михайлович, можно разделить на три основные зоны. На полигоне постоянного тока — две зоны:

горная зона — участок Кропачево — Златоуст — Челябинск с затяжными уклонами протяженностью до 40 км и многочисленными уклонами на перевальном профиле до 12 %о, на котором вырабатывается около 51 % всей энергии рекуперации дороги;

равнинная зона — участки Челябинск — Курган — Петропавловск — Исилькуль, Челябинск — Карталы, Челябинск — Нижняя и Шадринск — Курган — Пресногорьковская. При общей доле тонно-километровой работы на этих участках 65 %, доля энергии рекуперации составляет всего 25 %.

На полигоне переменного тока (третья зона) — участки Тобол — Карталы — Магнитогорск — Инзер и Карталы — Орск — Оренбург. В этой зоне расположены как равнинные, так и горные участки. В целом профиль пути благоприятствует широкому применению рекуперативного торможения. При общей доле тонно-километровой работы на этих участках 17 %, доля энергии рекуперации составляет 14 %.

Традиционно Южно-Уральская дорога, продолжил А.М. Храмцов, всегда была одной из самых передовых по использованию возможностей рекуперативного торможения. Особое внимание уделялось как настройке систем рекуперативного торможения, так и подготовке машинистов. Даже в самые неблагоприятные годы локомотивные депо не эксплуатировали электровозы с разоборудованной схемой рекуперации.

По итогам 2011 г. дорога не выполнила задание на возврат электроэнергии за счет применения рекуперативнго торможения (рис. 6). При задании 149 млн. кВт-ч, фактически было возвращено 132,5 млн. кВт-ч, или 89 %.

Удельный возврат (рис. 7) при задании 5,7 кВт-ч/изм. составил 4,7 кВт-ч/изм. (85,6 %).


Провал в использовании рекуперации был допущен в первом полугодии 2011 г. Однако, принятые меры во втором полугодии позволили достичь положительной динамики. Задание на возврат электроэнергии в контактную сеть при применении рекуперации было выполнено на 106 %, а увеличение по сравнению с аналогичным периодом 2010 г. произошло на 13 млн. кВт-ч. Показатели удельного возврата за указанные периоды также улучшились с 4,63 до 5,31 кВт-ч/изм. (на 15 %).

Основными причинами снижения возврата электроэнергии в контактную сеть от применения рекуперативного торможения явились:

+ запрещение использования рекуперативного торможения после применения автотормозов (обязательное применение крана вспомогательного тормоза при отпуске — п. 10.11 распоряжения ОАО «РЖД» от 02.11.2010 N9 2260р). При моделировании на аппаратно-программном комплексе для расчета энергооптимальных режимных карт величина недополученной энергии рекуперации за 2011 г. составила не менее 16 млн. кВт-ч в целом по дороге.

+ запрещение применения рекуперативного торможения при следовании на запрещающий сигнал (п. 12 распоряжения вице-президента ОАО «РЖД» А.В. Воротилкина от 11.01.2011 № 6р) вызвало снижение возврата электроэнергии от применения рекуперативного торможения за 2011 г. на 10 млн. кВт-ч (расчет также производился с использованием аппаратно-программного комплекса для расчета энергооптимальных режимных карт).

Все суммарные потери от запретов на применение рекуперации, разоборудованных и необорудованных электровозов системами рекуперации представлены на рис. 8.

Всего по всем равнинным участкам дороги снижение объемов рекуперативной энергии по указанным причинам составляет 630 тыс. кВт-ч в месяц. Широкое применение автоведения на равнинных участках также ведет к снижению возврата электроэнергии за счет рекуперации, так как энергооптимальная кривая движения поезда предусматривает прохождение спусков в режиме выбега.


В эксплуатационном локомотивном депо Златоуст, обслуживающем горный участок Челябинск — Златоуст — Кропачево при пропуске 40 грузовых поездов потери составляют ежесуточно 12 тыс. кВт-ч, а за месяц — 370 тыс. кВт-ч.

Кроме указанных причин, на дороге были выявлены факты снижения контроля за использованием систем рекуперации со стороны командно-инструкторского состава. В эксплуатационных локомотивных депо Златоуст, Челябинск и Курган было выявлено значительное количество маршрутов без применения рекуперативного торможения в грузовом движении.

Особое внимание А.М. Храмцов уделил повышению эффективности использования рекуперации и выполнению задания по возврату электроэнергии в контактную сеть. Результаты за I квартал 2012 г. по сравнению с аналогичным периодом прошлого года положительные. При задании 30,57 млн. кВт-ч, фактически было возвращено 33,8 млн. кВт ч. Удельный возврат, при задании 4,52 кВт-ч/изм., составил 5,0 кВт-ч/изм.

В настоящее время, отметил докладчик, во всех эксплуатационных локомотивных депо дороги действует следующий порядок:

- установлен план возврата электроэнергии для коллективов колонн и для каждой локомотивной бригады грузового движения;

- организованы контрольно-инструкторские поездки, целевые проверки состояния систем рекуперативного торможения в эксплуатации, наличия и исправности счетчиков электроэнергии, эффективности режимных карт и выполнения плана рекуперации на поездку;

- обеспечен контроль состояния систем рекуперативного торможения при постановке на все виды ремонта, техническом обслуживании и приемке;

- производится запись в «Книге замечаний машиниста» при неисправности схем рекуперативного торможения;

- производится анализ расхода электрической энергии и рекуперации для выявления счетчиков, имеющих значительные отклонения по экономии или перерасходу;

- используется опыт машинистов, имеющих экономию электроэнергии и высокие показатели применения рекуперации, на основании которых разрабатываются режимные карты по участкам работы электровозов;


- производится разработка нормы удельной рекуперации по каждому участку для электровозов всех серий в соответствии с весом поезда;

- осуществляется еженедельное информирование локомотивных бригад по эффективности рекуперативного торможения;

- обеспечивается сбор и анализ информации по причинам неприменения локомотивными бригадами рекуперации, с еженедельным разбором на оперативных совещаниях.

Одним из важнейших направлений в обучении локомотивных бригад на дороге является особый упор на четкие навыки машинистов по устранению возможных отказов и сбоев в работе аппаратуры управления при сборе-разборе схемы рекуперативного торможения. Это необходимо для того, чтобы малоопытный машинист не боялся применять рекуперацию при любой возможности.

Крайне важной предпосылкой для повышения эффективности рекуперации является качественная приемка электровоза в части исправности и настройки системы рекуперации, противоюзной защиты, нагружающих устройств, системы подачи песка.

В настоящее время этим вопросам уделяется непозволительно мало внимания. Необходимо разработать технологию и порядок проверки качества настройки и регулировки данных систем при приемке электровозов из ремонта.

В заключении своего выступления, А.М. Храмцов уделил внимание системе премирования. По его мнению, разработка системы нормирования удельного возврата по аналогии с нормированием удельного расхода на тягу для локомотивных бригад затруднительна и громоздка. Целесообразно рассмотреть вопрос по оплате каждого киловатта электроэнергии, возвращенной в контактную сеть конкретному машинисту (помощнику машиниста), что создаст понятный, однозначный и действенный стимул для локомотивных бригад по повышению эффективности рекуперативного торможения.


В рамках сетевой школы были организованы пять «круглых столов», где профессионалы тяги разработали действенные и конкретные предложения по вопросам повышения эффективности рекуперативного торможения в пассажирском и грузовом движениях, совершенствования систем рекуперативного торможения на В/110 и ВЛ11, применения рекуперативного торможения на новых электровозах, улучшения системы учета и нормирования, мотивации локомотивных бригад.

Итогом сетевой школы стало решение, в основе которого предусмотрено:

★ восстановление в полном объеме разоборудованных систем рекуперации;

★ обязательное содержание в эксплуатации электровозов с технически исправной системой рекуперации;

★ обучение локомотивных бригад навыкам эффективного использования рекуперативного торможения;

★ обязательное наличие на тренажерах новых локомотивов функции рекуперативного торможения, автоведения и моделирования нештатных ситуаций, а также отказов оборудования;

★ организация закупки у производителей новых локомотивов обучающих программ и каталогов запчастей на новые электровозы для депо и обучающих заведений;


★ корректировка нормативных документов, регламентирующих использование электрического и пневматического торможения;

★ стимулирование локомотивных бригад за эффективное использование рекуперативного торможения;

* оборудование электровозов ВЛ80С, ВЛ80Т индуктивными шунтами по проекту Проектно-конструкторского депо локомотивного хозяйства (ПКБ ЦТ);

* установка на заводском ремонте на электровозах ВЛ11 комплекта электрооборудования рекуперативного торможения (КЭРТ) по проекту ПКБ ЦТ;

★ применение накопителей энергии на участках с интенсивной рекуперацией;

★ подготовка Дирекцией по ремонту тягового подвижного состава специалистов по обслуживанию и регулировке схем рекуперации;

* обращение к производителю по вопросу повышения надежности работы аппарата защиты БК-78Т на электровозе 2ЭС6 (частый отказ);

★ определение порядка формирования поезда (исключать порожние вагоны в середине состава), обеспечивающего применение рекуперативного торможения.

Материалы совещания обобщил В.А. АННИН, спец. корр. журнала

От редакции. Рамки журнала не позволяют опубликовать выступления всех участников сетевой школы. С их материалами читатели ознакомятся в ближайших номерах.

__________________
Телеграм-канал ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИК

СЦБот

Эта тема была перенесена из раздела Журнал "Локомотив".

Перенес: Admin