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摘要：为应对日渐严重的全球变暖问题，需建立能够从各方面减少二氧化碳排放的机制。在这一背景下，铁路可谓环保交通工具的代名词，日本铁路运营商——东日本旅客铁路股份公司（以下简称“JR东日本”）宣布，其开发了一套可以有效利用制动时损失的动能的节能系统。本文将详细介绍这一世界首创的革命性新系统。

关键字：铁路超导飞轮储能系统、新型环保系统、再生电能、革命性新系统、铁路节能

储存再生电能的新型环保系统

铁路是许多人日常采用的交通方式。

与汽车等其他交通方式相比，列车的单位运输量的CO₂排放量更低，是公认的环保型交通工具。

然而实际上，列车耗能巨大，特别是作为其动力源消耗的电能，这也意味着列车运行间接排放了大量的二氧化碳。

为此，铁路公司正在采取各种措施来降低能耗。

其中之一便是“再生制动”。

“再生制动”是指让电机作为发电机工作，把列车在刹车时损失的动能转化为电能。将这些能量通过接触网提供给其他列车，便能实现能源的有效利用。

再生制动的示意图

① 在制动时将电机作为发电机使用，将损失的动能转化为电能

② 转化后的电力被输送至接触网，并传输给在同一接触网上运行的其他列车

③ 通过有效利用以往损失掉的这部分能源，实现能源的高效利用

当在同一变电区间内没有其他列车时，这种再生电能是无法使用的。因此，当同一变电区间内没有其他列车时，能量便会被储存在安装于地面的蓄电池中。

基于这一背景，JR东日本在JR东日本研究开发中心的环境技术研究所成功开发了用于铁路的超导飞轮储能系统。6月8日，示范实验于穴山变电站（山梨县韮崎市）启动，该变电站毗邻铁路中央本线的穴山站。

安装在穴山变电站的“超导飞轮储能系统”。该系统的性能即使在反复充放电后也不会劣化，而且结构内不含有害物质，对环境影响小。

本次的示范实验基于JR东日本、山梨县和公益财团法人铁路综合技术研究所于2018年3月签署的《关于超导飞轮技术的基本协议》，由三单位联手开展。

这是全球首次将超导飞轮储能系统实际应用于铁路。

用系统释放的能量协助爬坡行驶

飞轮储能系统的原理是，让装置内部的大型圆盘（即飞轮转子）旋转，通过动发一体机，将动能作为再生电能储藏起来（充电），并根据需要释放能量（放电）。

“超导飞轮储能系统”示意图，储能容量为29kWh，预计节能效果为每年146MWh。

此外，本次开发的系统当中，承受飞轮转子负荷的轴承部分还采用了超导技术（超导磁轴承）。

通过实现非接触系统，还降低了维护成本和能量损耗。

“铁路超导飞轮储能系统”利用列车在坡度路段行驶时的能量，因此示范实验选择了毗邻中央本线穴山站的穴山变电站作为测试地点。

具体场景是，当列车在穴山车站附近下坡行驶时，将该列车产生的再生电能作为动能储存，然后释放给上坡行驶的列车。

此时释放的能量可以协助上坡行驶，因此可以减少变电站所输出的电量。

“铁路超导飞轮储能系统”示范实验示意图

JR东日本将对在穴山车站附近行驶的列车进行充放电，以验证该系统的充放电特性及有效性，以期在未来实现该系统的实际应用。

日本最具代表性的铁路公司孕育出了全球首例用于铁路的超导飞轮储能系统。如果能够实现全面应用，铁路必将成为更加环保的交通工具。

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节能效果每年可达146MWh！全球首创铁路超导飞轮储能系统