[發(fā)明專利]利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的荒漠區(qū)鐵路供電系統(tǒng)及供電方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610553377.9
• 申請(qǐng)日: 2016-07-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106611963A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-05-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳興全;李志偉;姚天亮;王堃;劉宏;李秋鵬;張洪源;丁國(guó)亮;代海建
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)甘肅省電力設(shè)計(jì)院有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/38
• 分類號(hào): H02J3/38;H02J3/28;H02J3/01;H02S10/12
• 代理公司: 甘肅省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心62100
• 代理人: 張克勤

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鐵路供電領(lǐng)域，具體涉及一種荒漠區(qū)鐵路供電系統(tǒng)及供電方法。

背景技術(shù)

鐵路是國(guó)家重要的基礎(chǔ)設(shè)施和經(jīng)濟(jì)大動(dòng)脈，有利于帶動(dòng)沿線地區(qū)的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展。但是，因?yàn)殍F路運(yùn)輸?shù)墓嫘院土畠r(jià)性，龐大的鐵路供電系統(tǒng)和巨額的購(gòu)電電費(fèi)讓鐵路公司承受著運(yùn)營(yíng)成本高昂和供電安全的雙重壓力。

特別是，建設(shè)在我國(guó)西北荒漠化地區(qū)的鐵路，途經(jīng)許多無(wú)人區(qū)，距離電網(wǎng)資源超過(guò)幾百公里，從供電安全可靠性考慮還需要從電網(wǎng)引兩路獨(dú)立電源供電，供電成本巨大。然而，荒漠區(qū)的地理緯度高，太陽(yáng)能光照資源和風(fēng)能資源豐富，具備發(fā)展風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的有利條件。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的日趨成熟和商業(yè)化應(yīng)用，光伏和風(fēng)電成為鐵路供電技術(shù)領(lǐng)域可能的供電電源。

但是，光伏和風(fēng)電發(fā)出電力具有波動(dòng)性大和不能連續(xù)供電的致命弱點(diǎn)，如果僅僅依靠新能源供電，不能滿足鐵路的供電可靠性要求。按照慣例，光伏和風(fēng)電首先需要經(jīng)過(guò)交流—直流和直流—交流的多次整流或逆變過(guò)程，產(chǎn)生的交流電還要再經(jīng)過(guò)幾次升壓后遠(yuǎn)距離送至電網(wǎng)；然后鐵路又需要建設(shè)很長(zhǎng)的專用供電線路從電網(wǎng)引接交流電，鐵路內(nèi)部供電系統(tǒng)還包含交流—直流和直流—交流的若干次整流或逆變過(guò)程。上述整個(gè)供電過(guò)程存在舍近求遠(yuǎn)和電力流向的迂回現(xiàn)象，且存在許多技術(shù)環(huán)節(jié)的冗余配置，帶來(lái)巨大的建設(shè)投資浪費(fèi)，也不利于新能源的就地平衡消納，還很容易帶來(lái)電能質(zhì)量和供電可靠性方面的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的荒漠區(qū)鐵路供電系統(tǒng)，解決光伏和風(fēng)電發(fā)出電力具有波動(dòng)性大和不能連續(xù)供電的問(wèn)題。

本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的荒漠區(qū)鐵路供電方法，解決荒漠區(qū)鐵路的牽引電機(jī)和機(jī)車照明、空調(diào)、插座等用電負(fù)荷的輔助供電問(wèn)題。

本發(fā)明技術(shù)方案如下：一種利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的荒漠區(qū)鐵路供電系統(tǒng),包括光伏陣列、風(fēng)機(jī)；它還包括光伏直流匯集線路、風(fēng)電直流匯集線路、直流接觸網(wǎng)，光伏陣列經(jīng)光伏直流匯集線路連接于貫通的直流接觸網(wǎng)，風(fēng)機(jī)經(jīng)風(fēng)電直流匯集線路連接于貫通的直流接觸網(wǎng)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，鐵路在正中間，鐵路外側(cè)排列有光伏陣列和風(fēng)機(jī)。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，光伏直流匯集線路與直流接觸網(wǎng)之間設(shè)有光伏發(fā)電功率控制裝置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，風(fēng)電直流匯集線路與直流接觸網(wǎng)之間設(shè)有風(fēng)力發(fā)電功率控制裝置。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述直流接觸網(wǎng)上設(shè)有儲(chǔ)能裝置。無(wú)機(jī)車經(jīng)過(guò)時(shí)實(shí)現(xiàn)光伏和風(fēng)電電力的存儲(chǔ)，有機(jī)車經(jīng)過(guò)時(shí)儲(chǔ)能裝置釋放電力，與新能源發(fā)電站一起為鐵路機(jī)車提供不間斷、可持續(xù)的電源。

一種利用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的荒漠區(qū)鐵路供電系統(tǒng)進(jìn)行供電的方法，鐵路沿線采用風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電布置方法，即鐵路外側(cè)排列有光伏陣列和風(fēng)機(jī)，光伏陣列和風(fēng)機(jī)共用相同電壓等級(jí)的直流系統(tǒng)，鐵路機(jī)車通過(guò)受電弓從直流接觸網(wǎng)取電，直接給直流牽引電機(jī)供電，利用直流牽引電機(jī)易于變頻調(diào)速的優(yōu)勢(shì)；通過(guò)機(jī)車逆變裝置為交流負(fù)載供電。實(shí)現(xiàn)新能源電力的就地平衡消納；同時(shí)滿足新能源匯集和鐵路機(jī)車供電的要求，通過(guò)減少技術(shù)環(huán)節(jié)以節(jié)省投資。

傳統(tǒng)風(fēng)力發(fā)電包含交流—直流—交流的整流和逆變過(guò)程，本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電僅包含交流—直流的整流過(guò)程，經(jīng)過(guò)升壓后直接采用直流匯集。

傳統(tǒng)光伏發(fā)電包含直流—交流的逆變過(guò)程，本發(fā)明光伏發(fā)電不需要逆變器，經(jīng)過(guò)升壓后直接采用直流匯集。

本發(fā)明針對(duì)荒漠區(qū)鐵路利用風(fēng)電和光伏新能源供電的問(wèn)題，提出實(shí)施風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電的應(yīng)用方法以及滿足新能源匯集線路和鐵路供電接觸網(wǎng)的共用直流系統(tǒng)，通過(guò)在鐵路沿線的擴(kuò)大安全保護(hù)區(qū)內(nèi)建設(shè)風(fēng)電和光伏，實(shí)現(xiàn)土地綜合利用；改變光伏和風(fēng)電的傳統(tǒng)發(fā)電和升壓方式，均采用直流匯集方案，減少了新能源的逆變過(guò)程，減少了諧波分量；改變鐵路機(jī)車的交流接觸網(wǎng)為直流接觸網(wǎng)，從接觸網(wǎng)取電后直接給直流牽引電機(jī)供電，并通過(guò)逆變裝置給機(jī)車照明、空調(diào)、插座等交流負(fù)載供電，解決了新能源的平衡消納。

本發(fā)明技術(shù)效果詳述如下：

首先，適當(dāng)擴(kuò)大了鐵路兩側(cè)的安全保護(hù)區(qū)用于布置光伏和風(fēng)機(jī)。眾所周知，鐵路沿線的安全保護(hù)區(qū)的土地長(zhǎng)期閑置，未能綜合開(kāi)發(fā)利用，風(fēng)景單調(diào)，風(fēng)沙也特別大；因此，本發(fā)明擴(kuò)大安全保護(hù)區(qū)的征地范圍是可行的，因?yàn)殍F路是公益性基礎(chǔ)設(shè)施，鐵路公司擁有征地的優(yōu)先權(quán)和優(yōu)惠政策，同時(shí)征地可降低新能源的征地成本，通過(guò)建設(shè)光伏和風(fēng)電，既提高了土地綜合利用率，又美化了風(fēng)景，新能源發(fā)電裝置作為緩沖隔離帶，還能有效治理風(fēng)沙。