SBB的负荷管理项目正在利用牵引电力领域数字化所带来的机遇。
尽管与大流行有关的需求出现了暂时的下降，但预测模型显示，交通量将进一步增加。SBB能源公司预计，到2040年，这将导致能源需求增长20%。在不采取任何措施的情况下，高峰时期的电力需求将上升25%。电力需求快速增长的一个原因是越来越高性能列车的部署。作为对这种增长的经济和环境响应，SBB实施了节能和负荷管理措施。通过其节能方案，SBB与2012年相比，每年已经节省了超过500千兆瓦时(GWh)。该公司的目标是到2030年达到850GWh。相比之下，每年节省的500兆瓦时相当于伯尔尼和洛桑两个城市所有家庭的电力消耗的总和。
负荷管理方案还着重于需求侧管理，以限制牵引电网电力需求的增长。
图1:苏黎世市负荷剖面与SBB负荷剖面的比较。
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负荷管理方案
实施负荷管理方案的决定是在2015年做出的。最初的计划和模拟由SBB能源公司与客运服务技术车队管理公司合作开发和测试。气候室试验表明，在负荷高峰期间短暂关闭供暖系统不会对客户的舒适度产生任何负面影响。
负荷管理方案的第一阶段(见图2)旨在通过短暂断开用户连接来减少昂贵的峰值负荷。开发了一个集中负荷控制系统，以阻挡安装容量为35MW的点加热系统和-10℃下功率为30MW的列车加热系统。到2024年，列车车厢加热系统的连接热量输出将增加到70兆瓦以上。为发挥协同效益，船队的负荷切换功能尽量与其他现代化措施同时实施。除了SBB客运服务车辆外，负荷池目前也在扩充BLS车辆。
与系统尺寸相关的极端峰值负荷出现在冬季。考虑到列车车厢或车站的热惯性，供热系统是实现短暂减载的理想消费者。如果能够减少平衡的电力储备，如果给予SBB能源更大程度的自由，在能源交易市场上使用水力发电厂，就可以获得进一步的好处。
在超负荷的情况下，有针对性地减少负荷有助于稳定电网。通过列车驾驶员，牵引功率将受到影响，并在正在进行的开发项目中寻求将未来的电池车辆集成到SBB的负载管理中。
图2:SBB负荷管理方案的活动领域。
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负荷控制
负载管理的核心元素是“负载管理负载控制器”(lml)。该it工具是在具有智能数据流的高性能SAP Hana平台上开发的，这使其可扩展，可集成其他消费者和未来的开发(见图3)。通过与SBB能源管理系统的接口，牵引网络中的瞬时电力需求被负载控制器接收。提供冗余数据源，并对网格之间的耦合提供额外的保护SBB， DB和ÖBB，测量装置安装在这些电网互连。负载控制也是完全自动化的。一旦超过规定的阈值，中央算法就会决定关闭哪些供暖系统。负荷控制系统会向加热点发送“触发信号”，并训练车厢加热系统短暂关闭。现有的通信平台被用于这一目的。信号通过SBB基础设施的控制和故障报告系统LSS-CH传输到点加热系统。列车车厢加热系统通过SBB客运服务和BLS的车辆平台连接。一旦电力需求下降到阈值以下，供暖系统就会重新启动。
例如，如果通信链中断，加热系统会在参数化时间90秒后自动恢复。自2018 - 2019年冬季以来，负载控制已成功用于不断增长的负载池。
图3:负载管理/负载控制系统如何工作。
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进一步发展
超载的情况下
目前的研究重点是过载情况下的负载控制。如果存在局部保护性关闭或全电网过载的风险，则降低电力消耗以稳定电网。如在苏黎世分站发生停机时，业务管理中心的专家可以触发自动消息。通过负载控制器，苏黎世节点上的所有引擎驾驶员都会在他们的平板电脑上收到减少牵引功率需求的请求。现有的、但较慢的电话或短信通知程序将被取代。这将降低关键阶段保护性停机的风险，例如，为了应对子电站的停机，使用开关命令将冗余电源连接到电网。
预测负载管理
另一个开发重点是用户的预测性负载管理，以平滑系统负载波动。正在进行分析，以评估如何对各点供暖系统(在当地天气预报的支持下)进行预测管理，使其在非高峰负荷期间消耗电力。与通过局部传感器的无反应控制相比，通过基于气象的预热可以提高点的可靠性，并优化能源需求。这一概念将于今年冬天试行。
图4:整个生产和消费系统的优化。
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群电池
SBB柴油发动机车队的电气化计划意味着更多的车辆将通过牵引电网供电。鉴于其电池的灵活性，它们可以被视为主动负载管理的理想消费者。BIENE (BatterIEschwarm im BahnstromNEtz)项目由联邦交通办公室资助，作为2050年公共交通能源战略计划的一部分，评估了集中管理蜂群电池所带来的机遇。结果表明，在未来的电力分流机车和施工车辆的电池可以期望始终提供超过60MWh的容量给电网。这种能力可以用作“备用发电厂”，具有电网相关和能源效率的好处。除了为瑞士牵引力网络带来好处外，中央电池管理还将主要为车主和用户提供支持。基于之前使用期间测量的特定能源使用，它实现了资源高效和成本优化的电池充电，并通过提供集中可用的诊断数据支持资产管理。车辆时间表规划者和发动机司机将能够在移动设备上看到他们车辆的电池充电状态，并能够在需要时请求快速充电。建议选择由SBB能源为轨道电力客户提供集中负荷管理服务。计划根据BIENE研究中概述的概念，开发第一个连接到负载管理/负载控制的试点解决方案。
结论
SBB的负荷管理项目正在利用牵引电力领域数字化所带来的机遇。作为一个综合铁路公司，该公司可以与其他铁路公司一起，实现整个系统在所有领域的优化。铁路公司作为电力消费者可以通过节能措施直接降低能源成本，而SBB能源公司作为16.7Hz轨道电力生产商，旨在确保供应安全，并通过有针对性的影响负载的措施将牵引电力成本降至最低。在这种情况下，SBB扮演着“生产消费者”的角色，优化了生产和消费之间的互动(参见图4)。
参考:
1.参考文章“最后管理和智力im Schweizer Bahnstromnetz”，Schweizer Eisenbahn-Revue 10/2022。
