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捷運技術半年刊 第 35 期 95 年 8 月 133

變壓器，故將有部分能量消耗在線路及變壓器上，實際可被車站固定設施所使用之能量
恐怕未如預期。因此，在國外捷運系統的應用實例中，閘控換流器組大多設置於同時提
供牽引用電與車站用電的混合型變電站【Suzuki, 1979】。
2. 飛輪儲能系統（Flywheel Energy Storage System）

如圖26所示，飛輪儲能系統係連接於TSS之正電匯流排上，其組成包括DC/AC轉換
器與飛輪裝置兩項主要設備。DC/AC轉換器通常採用IGBT換流器，飛輪裝置則由直立式
三相同步電機與安裝於同步機轉軸上之圓筒式鋼質飛輪儲能器所組成，為減少旋轉損
失，該飛輪通常設計於幾近真空或充滿氦氣的空間中旋轉。
飛輪儲能系統包括以下三種不同的工作模式：

(1) 儲能：當列車之再生煞車功率無法被其他列車所吸收，並導致TSS直流匯流排電壓高
於某一儲能啟動設定值時，飛輪儲能系統將以儲能模式運轉，列車過剩之直流再生煞
車電能將經由DC/AC轉換器轉換為交流電能，驅動飛輪裝置之同步電機以馬達運轉模
式帶動飛輪儲能器高速旋轉，使飛輪儲能器以動能方式進行儲能。
(2) 釋能：當TSS附近有列車加速行駛，導致TSS直流匯流排電壓低於某一釋能啟動設定
值時，飛輪儲能系統將以釋能模式運轉，原先儲存於飛輪儲能器之動能帶動同步電機
以發電機模式運轉，將動能變為交流電能，再經DC/AC轉換器變為直流電，提供列車
牽引電力。
(3) 恢復：當TSS直流匯流排電壓介於上述儲能啟動設定值與釋能啟動設定值之間時，飛
輪儲能系統將自TSS直流匯流排電壓汲取少量電能以ㄧ較慢的速度等速運轉。

3. 超級電容器儲能系統（Supercapacitor Energy Storage System）
超級電容器儲能系統與飛輪儲能系統之工作原理類似，兩者之間最大差異處為：

(1) 超級電容器儲能系統係以靜態之雙層電容器（Double-layer Capacitors）進行儲能；飛
輪儲能系統則以動態運轉之飛輪裝置進行儲能。
(2) 超級電容器儲能系統須設置DC/DC轉換器，以控制電容器組之儲能與釋能；飛輪儲能
系統則設置DC/AC轉換器，以控制飛輪裝置之儲能與釋。
閘控換流器組、飛輪儲能系統與超級電容器儲能系統不僅可以善用列車再升能量，達到
節約能源的目的，同時亦具有改善直流供電系統電壓品質的效益。此三種節能技術經國外捷
運系統多年來的試驗與實際運用，已日趨完善，並已被證明確實具有經濟效益。在此國內捷
運系統快速發展的階段，積極投入節能技術的開發與應用有著相當大的意義。

圖 26 再生能量回收與儲能設備設置位置示意圖