[發明專利]一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統及控制方法

在審

• 申請號: 201710962085.5
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN107749637A
• 公開（公告）日: 2018-03-02
• 發明（設計）人: 戴朝華;鄧文麗;鄔明亮;陳維榮;時方力;薛聰聰;韓春白雪;劉正杰
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/38
• 分類號: H02J3/38;H02J3/18;H02J3/01;H02S10/12;H02S40/38;H02J15/00
• 代理公司: 成都玖和知識產權代理事務所(普通合伙)51238
• 代理人: 胡琳梅

1.一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，所述多能互補并網系統跨接在牽引供電系統中的兩條供電臂之間，所述牽引供電系統通過牽引變壓器連接至電網；所述多能互補并網系統包括風力發電裝置、光伏發電裝置、儲能裝置、綜合能量控制裝置、直流支撐電容和背靠背變流器，所述風力發電裝置、光伏發電裝置和儲能裝置并聯連接在所述直流支撐電容上，所述直流支撐電容連接至背靠背變流器的的直流側，所述背靠背變流器的連接至兩條供電臂之間；

所述多能互補并網系統的控制方法包括步驟：

S100，功率預測分析：對風光功率進行預測分析，對負荷進行預測分析；基于預測分析所得數據，由綜合能量控制裝置通過調控組件對風力發電裝置、光伏發電裝置和儲能裝置進行多能互補協調控制；

S200，實時檢測數據：通過檢測裝置實時檢測牽引側兩供電臂的電壓相量和電流相量，通過電壓相量和電流相量計算牽引負荷的實時用電功率；通過檢測裝置實時檢測光伏發電裝置側的輸出功率，通過檢測單元實時檢測風力發電裝置側的輸出功率；通過檢測單元實時檢測儲能裝置側的溫度、荷電狀態SOC和健康狀態SOH；

S300，處理實時數據：通過綜合能量控制裝置對不穩定的電能進行平滑調度處理；

S400，供電模式選擇：判斷所述供電臂是否有負荷；若有，則運行自發自用模式；若無，則運行全儲能模式或余量上網模式。

2.根據權利要求1所述的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，在所述步驟S100中，所述對風光功率進行預測分析：通過風光觀測平臺獲得風光數據，利用數理統計方法及預測技術，對風光功率進行預測；對負荷進行預測分析：通過電氣化鐵路運行計劃圖和往日正常工況下牽引負荷功率曲線進行負荷預測。

3.根據權利要求2所述的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，在所述步驟S100中，所述多能互補協調控制組態包括混合功率組態、風力單獨發電組態、光伏單獨發電組態和儲能發電組態；所述混合功率組態為風力發電裝置和光伏發電裝置同時發電，所述風力單獨發電組態為風力發電裝置單獨發電，所述光伏單獨發電組態為光伏發電裝置單獨發電，所述儲能發電組態為風力和光伏不適合發電條件下由儲能裝置替代發電。

4.根據權利要求3所述的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，在所述步驟S400中，所述自發自用模式為由風力發電裝置和光伏發電裝置為牽引負荷提供電能，并將剩余的電能通過儲能裝置存儲；

在所述自發自用模式中，由風力發電裝置和光伏發電裝置為牽引負荷提供電能的同時通過背靠背變流器實現有功功率的相互轉移，使兩條供電臂輸出的有功功率相等；控制背靠背變流器動態輸出相應的無功和低次諧波電流。

5.根據權利要求4所述的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，所述全儲能模式為，風力發電裝置和光伏發電裝置發出的電能，全部用來給儲能裝置充電；所述余量上網模式為，風力發電裝置、光伏發電裝置和儲能裝置同時向電網輸出功率。

6.根據權利要求5所述的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的控制方法，其特征在于，在所述余量上網模式中，根據電網的實時用電功率、風力發電裝置與光伏發電裝置的輸出功率以及儲能裝置的荷電狀態進行判斷；從而控制儲能裝置的充放電功率動態分配，以及風力發電裝置與光伏發電裝置的運行狀態。

7.一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統，其特征在于，所述多能互補并網系統(1)跨接在牽引供電系統中的兩條供電臂之間，所述牽引供電系統通過牽引變壓器(3)連接至電網(2)；

所述多能互補并網系統(1)包括風力發電裝置(11)、光伏發電裝置(12)、儲能裝置(13)、綜合能量控制裝置(14)、直流支撐電容(19)和背靠背變流器，所述風力發電裝置(11)、光伏發電裝置(12)和儲能裝置(13)并聯連接在所述直流支撐電容(19)上，所述直流支撐電容(19)連接至背靠背變流器的的直流側，所述背靠背變流器的連接至兩條供電臂之間。