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1、高铁联合基金（二期）战略研究项目初步调研报告本项目采取联合多家单位调研、研究前沿热点分析、会议研讨相结合的形式进行。调研国际高铁供电最新技术前沿，对比分析国内外高铁供电技术及指标,提出引领世界的高铁供电学科领域的发展战略。为我国高铁供电技术创新并持续引领世界、保障我国高铁安全可靠高效运行奠定理论基础。已开展的调研工作如下：调研对象：西南交通大学、北京交通大学、兰州交通大学、中国铁道科学研究院、中国铁路设计集团有限公司、上海铁路局供电处、成都铁路局供电处、中车大连厂。1）高速铁路供电学科领域的现状与发展趋势分析反馈意见汇总:我国已经成为世界上高速铁路系统技术最全、集成能力最强、运营里程最长、运行
2、速度最高、在建规模最大的国家。但是在高铁供电学科领域，基础性、前瞻性的研究工作仍需加强。调研结果分析与总结:我国高速铁路供电学科领域的发展趋势需要重点集中在以下方向，即：方向1：加强系统安全稳定方面的研究，从系统角度构筑安全体系。方向2：应用新技术、新成果，提升供电效能。方向3：注重基础性、前畸性的研究工作。方向4：要以问题导向，从现场问题为驱动提炼科学问题、进行技术创新。2）高速铁路供电学科领域的发展规律和特性分析反馈意见汇总：在保证高速铁路的安全可靠运行上，目前主要通过建立高铁技术体系、强化工程和产品质量，严格高铁运营管理，开展自然灾害风险防控等手段，建立健全的全方位安全保障体系，使高速铁
3、路的运行状况时刻处于掌控之中，即可保障其安全性与可靠性。此外，为了降低高速铁路的能耗，可通过优化牵引结构实现以电代油；采用再生制动技术，回收再生制动电能；高铁车站也广泛采用太阳能光伏发电、地源热泵等新能源，实行节能运行管理。这一系列措施都为提升高铁的节能效益做出了贡献。调研结果分析与总结：在高铁供电学科领域，“十二五”及目前立项，全部是以安全、可靠问题为主。而在“十三五”期间高铁供电学科领域总体目标是实现高可靠、高效能、新能源、新模式的高铁供电系统。具体可围绕三条主线展开，即：主线1：以安全、效能为驱动-节能高效、智能化；主线2：以引领为驱动-供电、牵引模式革新；主线3：以技术发展为驱动-新能
4、源技术、电力电子技术的广泛应用。3）我国高速铁路供电学科领域的的关键科学技术问题反馈意见汇总：目前我国的高速铁路的发展还存在着很多的制约，针对高铁供电的高效、节能环保、安全可靠、供电制式革新以及面临高渗透率新能源发电等方面的研究存在许多不足。例如在弓网受流技术、供变电系统、安全监控与检测技术、运行管理等方面都存在改进空间。同时高铁供电学科与其他学科间的交叉、协同现象尤为突出，需要对关键科学问题进行提炼与攻克。调研结果分析与总结:总结的关键科学问题主要包括：弓网优配、评价体系；牵引供电系统电磁暂态计算理论与抑制方法；高速铁路供变电设备与绝缘子污秽在线监测与诊断；基于多源数据驱动的动车组车载电气设
5、备PHM系统；“车一网一地”一体化能量耗散机理与综合能效提升；“源-网-荷-储”交通（高铁）能源互联网；新能源并入高铁供电的协调控制与稳定性问题；非接触式牵引供电系统基础理论与关键技术；中高压直流牵引供电理论及关键技术等。根据以上调研结果，向全国高校发布指南建议通知。截至2018年4月底,续收到建议20余项，和高速铁路较为相关的有14项，如表1所示：表1高铁联合基金指南建议收录情况序号建议单位指南名称1清华大学融合可再生能源发电-储能的高铁牵引网能量管理及强稳定性协同控制研究2湖南大学电力电子化多流制牵引传动系统基础理论研究3中国铁道科学研究院基于多源异构数据融合的高铁供电安全检测监测数据挖掘
6、理论与方法研究4福州大学适用于高铁的大功率驱动电网机械和电气耦合谐波机理及抑制技术5兰州交通大学基于新能源发电的西部铁路供电系统新技术6北京化工大学银锌电池作为高铁备用电源7哈尔滨工业大学基于锌漠液流电池虚拟电厂架构的高铁节能供电控制技术8浙江大学宁波理工学院高铁无线供电基础理论研究9西南交通大学高速列车移动接地动态回流耦合特性与匹配机制研究10西南交通大学高速列车车载供电设备失效机理与系统整体服役性能提升技术研究11西南交通大学高速铁路非接触牵引供电系统关键技术研究12西南交通大学高速磁浮交通直线牵引系统关键技术研究13北京交通大学高铁牵引电机及变流器故障机理研究14北京交通大学电气化铁道接
7、入电力系统的电能质量与电磁暂态仿真分析2018年3月，铁路总公司科信部主任赵国堂一行到西南交通大学开展铁路科技创新调研工作，指出要在安全方面务必加强力度（要从系统角度构筑安全体系），要应用新技术（提升效能），要注意基础性、前瞻性的研究，要以问题导向（从现场问题为驱动提炼科学问题、进行技术创新），对于现有高速：系统构筑安全体系，应用新技术提高效能对于未来发展：更需要可持续，需要引领世界。2018年4月18日，项目组赴铁路总公司工电部、科信部等汇报高速铁路供电技术未来发展与当前技术的汇报。督促项目组对收集的指南建议进行系统化整理与完善补充。因此，通过多次调研、交流、反馈，组织专家讨论，2018年度
8、指南建议如下所列：DSi速铁路非接触牵引供电系统基础理论与关键问题无线电能传输具有显著的优势，若能实现高铁的非接触牵引供电，将从源头上彻底解决了传统牵引供电系统的“弓网故障”，是高速铁路供电实现引领的、变革性的前瞻性技术,可望在下一代高铁和真空管道交通的供电中得到应用。但是,大功率机车的高速移动性、环境复杂性、冲击特性对高速铁路非接触牵引供电系统的实现带来了极大挑战，高速移动无线感应供电在理论机理、设计方法和控制策略等方面目前空白。因此，量需研究高铁大功率、高效率、动态移动下的无线供电理论与技术；无线供电下的电磁兼容技术；非接触牵引供电系统功率波动机理，提出功率波动预防和抑制方法。2）高铁供电
9、大数据挖掘与深度学习理论与方法随着高铁供电安全检测监测技术的发展、以及“运、检、修”分离的修程修制改革进程。已经建设有大量的检测监测系统，加上运行数据、运营数据、维修维护数据，已经逐步构筑了牵引供电大数据系统。然而，如何利用大数据实现故障预测预警、健康管理、智能运行，以及如何利用大数据实现维修维护优化决策、提高效能，是迫切需要解决的问题。因此，圭需研究高铁供电安全检测监测数据挖掘、多源异构数据融合、大数据分析、云计算等理论和方法；接触网/供变电设备的隐藏安全隐患预判技术，掌握设备运行状态和变化趋势。3）高速铁路能耗散理论及综合节能技术在高铁能耗巨大的现实背景下，高速电气化铁路的节能降耗是近年来
10、关注的热点。由于电气化铁路的间歇性和行车编组的周期性，使得牵引供电系统的主变压器，自耦变压器等大部分时间处于空载状态。此外，新型高速列车再生制动产生的能量也并未得到有效利用或储存。因此，壶待研究高铁再生制动能的产生与传输规律；各部分的能耗分布特性、影响因素、能返送等规律；牵引供电系统的总体能效、效率提升技术与策略研究；考虑新能源接入与储能的综合能管理与控制方法。4）超高速磁浮列车悬浮导向与驱动耦合机理及抑制方法研究社会进步与发展使得人们对长距离旅行时间要求越来越短，追求的速度越来越高。受轮轨交通系统受轮轨关系和弓网关系制约，不能运行在100OknVh以上的超高速;靠电磁力实现悬浮、导向和驱动的
11、超高速磁浮列车成为一种可行方案。然而，在电动斥力悬浮导向和地面空芯长定同步直线电机驱动的磁浮列车系统中,悬浮、导向和驱动系统产生的垂向力、横向力和纵向力相互耦合，严重影响磁浮列车的运行稳定性。因此，亟待研究悬浮、导向和驱动系统间的相互耦合机理和抑制耦合的方法。5）电力电子化多流制牵引传动系统基础理论研究我国城市群的大规模发展要求多种供电制式不同的轨道交通方式实现无缝对接。用中频变压器取代工频变压器，并实现多流制牵引传动系统的电力电子化是发展的必然趋势。然而，国内对于电力电子化的多流制牵引传动系统的研究几乎还是空白，系统模型和分析手段尚未形成。因此，亟待研究多流制（如交流、直流）荤引传动系统的拓扑及参数优化方法；电力电子化多流制牵引传动系统的设备复用理论研究与容错控制方法研究；牵引供电制式切换过程的直流侧电压平衡控制方法。
