轨道交通储能式电车第1部分：储能电源-编制说明

1、国家标准轨道交通储能式电车第 1 部分：储能电源（征求意见 稿）编制说明1 工作简况1.1编制依据根据国家标准制修订项目计划第20191086-T-347 号的要求， 轨道交通储能式电车第 1 部分：储能电源 由全国牵引电气设备与系统标准化技术委员会 （TC278)归口， 并由中车株洲电力机车有限公司、浙江中车新能源科技有限公司、广州有轨电车有限责任公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、中车青岛四方车辆研究所有限公司共同起草。本部分为首次制定。1.2制修订本部分的必要性轨道交通储能式电车第 1 部分：储能电源（以下简称储能电源）是以超级电容器为载体的车载电源装置，采用模块化设计，其主要模块化部

2、件是电源模组，模组由若干超级电容单体组成（超级电容单体通过串并联和电压均压单元组合成模组，模组再通过串联形成储能电源后，安装在车辆顶部）。储能电源于2012 年成功应用于储能式轨道交通车辆上，并作为车辆的牵引动力源。截止目前，储能电源已成功应用于广州海珠有轨电车、淮安有轨电车项目、武汉大汉阳、深圳龙华、海南三亚等项目，其中海珠有轨电车已经于2014 年正式开始上线运营。中车株机电力机车有限公司目前具有超级电容单体、模组和储能电源的全系列研制能力，技术水平居国际领先地位。目前国内外对于超级电容单体和模组产品相关标准主要有：IEC61881-3轨道交通机车车辆设备电力电子电容器第3 部分：双电解质

3、电容器，超级电容器的通用性标准主要有IEC 62391-1电子设备用双电层电容器 . 第一部分：通用规范、超级电容器的通用性标准主要有IEC 62391-2电子设备用双电层电容器 . 第二部分：电力应用的双电层电容器，但对于以超级电容为基础的储能系统还没有相关标准，如电容的管理系统、通风散热系统、电磁兼容、系统的过压过放等没有相关要求。储能电源主要还是以电池为主的技术路线，对于锂电池系统，具有IEC 62928轨道交通机车车辆车载锂离子牵引电池，相比电池类电源而言，超级电容储能电源具有：充放电的电流大、循环寿命长、低温性能好等技术优势，车辆电制动时能量回馈率大于85%，可实现能量的高效和循环利

4、用，适合于频繁启停的交通工具，是一种新型且值得推广的技术发展方向，为了推进超级电容电源该项技术和产业的健康发展，有必要制定相应的国标进行统一规范。1.3编制过程在本部分的编制过程中，完成了大量的基础研究和编写工作，并邀请了国内和铁路行业相关领域的专家进行了技术审查，确保了标准的规范性和权威性。本部分编制过程概要如下：（1）标准计划下达后，在归口单位指导下，中车株洲电力机车有限公司、浙江中车新能源科技有限1公司、广州有轨电车有限责任公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、中车青岛四方车辆研究所有限公司等单位成立了标准起草组，对术语和定义、使用环境条件、过流过载等保护功能、相比电痕化指数和海拔对工频

5、耐受电压的影响、低温性能、过温、过压保护、安全保护要求等情况进行了调研，收集了相关技术资料，形成了工作大纲和本部分的草案稿。（2）2019 年 5 月在株洲召开了工作组会议，标准起草组对前期工作和标准草案深入讨论研究后，与会专家建议将标准名称由轨道交通储能式轨道交通储能电源修改为轨道交通储能式电车第 1部分：储能电源 。2019 年 7 月形成了本部分的征求意见稿（SAC/TC278201955），归口单位将征求意见稿发往中车青岛四方车辆研究所有限公司、中车株洲电力机车有限公司、中车株洲电力机车研究所有限公司、中车戚墅堰机车有限公司及中车大连机车车辆有限公司等62 个单位进行意见征集。2编制原

6、则2.1标准格式统一、规范，符合GB/T 1.1-2009 要求。2.2标准内容符合统一性、协调性、适用性、一致性、规范性要求。2.3标准技术内容安全可靠、成熟稳定、经济适用、科学先进、节能环保。2.4标准实施后有利于提高铁路产品质量、保障运输安全，符合铁路行业发展需求。3 主要内容3.1本部分规定了储能式电车储能电源的使用条件、技术及参数要求、试验方法、检验规则、标识、包装、运输与储存； 适用于采用双电层电容器、 混合型电容器为储能单元的储能式电车动力储能电源。3.2本部分的主要技术要求包括一般要求：主要是对储能电源的布线、非金属材料的防火性、柜体的绝缘性能等进行规定功能要求：对储能电源的故

7、障检测、记录和输出功能，通信功能，电压均衡功能等进行规定性能要求：对储能电源的绝缘性能、内阻、容量、能量、能量效率、电压（能量）保持能力、电磁兼容、噪声、温升、冲击和振动、防护等级、高温性能、低温性能、耐湿热性能、耐盐雾性能等进行规定。安全及保护要求：对储能电源的过温保护、过流保护、短路保护、热失控保护、过压保护、欠压保护等进行规定。3.3本部分依据超级电容器第 1 部分：总则（GB/T 34870.1 2017）、参考轨道交通机车车辆设备 电力电子电容器第 3 部分：双电层电容器 （GB/T 25121.3 2018）、轨道交通车载储能系统测试方法第 2 部分：超级电容器储能系统 （Q/CR

8、RCJ37.2-2019 ），结合储能电源的应用实际编制。经起草组研究分析，没有与本部分相关联的标准性技术文件及铁总企业标准。3.4经起草组分析研究，与本部分主要技术内容有关联的现行国家标准、行业标准的关联关系及后续工作建议见表 1。2表 1轨道交通 储能式电车第 1 部分：储能电源相关标准评估表序号被评估标准编号及名关联条款关联性分析本部分条款的合理性分析后续工作建议称本部分的术语和定义包括了超级电容一般的术语和定义， GB/T 34870.12017 的术语和定义可GB/T 34870.12017GB/T 34870.12017的第 3 章主要是针以直接引用， 同时还增加了储能电源系统相关

9、的建议 GB/T 34870.11超级电容器GB/T 34870.12017 的第 3 章与术语和定义。但 GB/T 34870.12017 的术语和2017 也增加工作温第 13 章存在关联对超级电容单体和模组的术语和定义进部分：总则本部分的第行了规定定义没有明确工作温度的定义，本部分根据IEC度的定义618813 、GB/T 25121.32018 给予的明确的定义。本部分第 4 章中规定采用双电层型电容器的储能电源工作温度为 -40 +55 ， 采用混合型电容器的储能电源工作温度为 -20 +55。GB/T 34870.12017在使用条件中， 双电层型电容器的使用温这主要是考虑电容高温

10、后，可能产生热失控问2超级电容器GB/T 34870.12017 的第 3 章与题，轨道交通是公共安全，所以要求储能系统散第 14 章存在关联度是-40 +60 ，混合型电容器使用部分：总则本部分的第温度为 -30 +55。热良好， 使超级电容工作在一个比较稳定温度状态，确保储能电源的安全。同时混合型电容器在低温下，充放电功率受限，虽然可以使用，但能力受限，不适合作为动力电源使用。34 关键指标的确定1. 工作温度的确定根据储能电源所采用的储能元件特性及轨道交通实际使用需要，对储能电源的工作温度进行了分类确定：-40 +55 （双电层型电容器为储能单元）；-20 +55 （混合型电容器为储能单

11、元）。双电层型电容器的特点就是低温性能好，考虑到北方地区，需要有低温性能良好的储能电源，因此低温定义到 -40。根据国内混合型电容器主流厂家产品的实测数据，低温性能只能在 -20，同时 -20可以在中国大部分地区使用，因此混合型电容器的低温定义到-20。2. 充放电电流的确定根据 GB/T 34870.1 2017超级电容器第 1 部分：总则 ，并结合行业实际情况，对储能电源的充放电电流按如下方式进行选取。a)混合型电容器（包含电池电容）：I=5I1或 8C 或制造商提供的不低于5I1 的电流），取其中较大者；b)双电层电容器： I=40I1或 66C（或制造商提供的不低于40I1 的电流），取其中较大者；注 1： C表示电容充放电时电流大小的比率， 8C 就是 8 倍电流放电；注 2：储能系统的测试电流可根据并联数进行倍乘；注 3： I1 电容器 1 倍率充放电电流， I1=CR×（UR-Umin）/3600 。3. 电压一致性参数确定应具有电压均衡功能，能对各单体之间、模组与模组之间进行电压均衡，在额定电压时，各