[實用新型]一種分布式光伏電源的高速鐵路牽引供電系統

有效

• 申請號: 201720123111.0
• 申請日: 2017-02-10
• 公開（公告）號: CN206633830U
• 公開（公告）日: 2017-11-14
• 發明（設計）人: 戴朝華;鄔明亮;陳維榮;鄧文麗;趙化博;高巖
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: B60L8/00
• 分類號: B60L8/00;B61C3/00;H02J3/38
• 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: 黎志紅

技術領域

本實用新型涉及牽引供電技術領域，尤其涉及一種分布式光伏電源的高速鐵路牽引供電系統。

背景技術

鐵路和光伏發電是我國目前正在大力發展的兩大領域。截至2015年底，我國鐵路營業里程達到了12.1萬公里，其中高速鐵路達到了1.9萬公里。根據國家發改委印發的《中長期鐵路網規劃》，我國的鐵路網將在2020年達到15萬公里，覆蓋80％以上的大城市，其中高速鐵路3萬公里；2025年鐵路網規模達到17.5萬公里，其中高速鐵路3.8萬公里。根據2007年我國制定的《可再生能源中長期發展規劃》，到2020年我國的太陽能發電總容量將達到180萬kWp，而隨著今年來光伏發電技術的快速發展，這一數字有望達到10萬MWp。

鐵路和光伏的快速發展，為將光伏應用于鐵路領域提供了契機，不僅有利于提高我國消耗能源中新能源的占比，同時有助于鐵路領域的節能減排和可再生能源利用，具有良好的經濟價值和社會價值。

我國的鐵路有普速鐵路和高速鐵路之分，其中高速鐵路有運行速度高、運輸能力大、能耗低、污染小、經濟效益好的優勢，是未來發展的主流。我國的高速鐵路牽引供電系統采用AT供電的方式，有利于提高接觸網的輸電距離、降低牽引供電系統的電壓電能損失、減少電分相。

在我國現有的高速鐵路牽引供電系統中，牽引變壓器常采用V/x接線形式；但是現有的將光伏發電引入高速鐵路牽引供電中的系統，由于光伏發電的引入，對原有牽引供電系統影響較大，使原有系統無法正常工；此外，高速鐵路行車密度大，現有的系統無法解決光伏電能的消納問題。

實用新型內容

為使光伏發電系統適應高速鐵路牽引供電系統，本實用新型提出了一種分布式光伏電源的高速鐵路牽引供電系統，適用于牽引變壓器為V/x接線的既有線路改造以及新建線路修建，通用性能強；在實現光伏并網的同時不影響原有牽引供電系統的正常運行；解決了光伏電能的消納問題。

為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是：

一種分布式光伏電源的高速鐵路牽引供電系統，包括相互連接的高速鐵路牽引供電系統和分布式光伏電源；

所述高速鐵路牽引供電系統包括V/x接線牽引變壓器、接觸網、鋼軌、正饋線和自耦變壓器；所述V/x接線牽引變壓器的高壓側與電力系統三相連接，V/x接線牽引變壓器低壓側分別連接接觸網和正饋線，V/x接線牽引變壓器中點引出并通過鋼軌連接至地網；自耦變壓器的兩個端口分別與接觸網和正饋線相連，自耦變壓器中點引出并通過鋼軌連接至地網；

所述分布式光伏電源包括光伏陣列、單相光伏逆變器和光伏升壓變壓器；光伏陣列的正負端口與單相光伏逆變器輸入端的正負端口連接，單相光伏逆變器的輸出端與光伏升壓變壓器的低壓側連接，光伏升壓變壓器的高壓側分別與自耦變壓器在接觸網側的輸出端口以及中點相連。

進一步的是，所述自耦變壓器布置于相鄰的兩個牽引變電站之間的接觸網供電臂區間內；采用至少一臺自耦變壓器，每臺自耦變壓器之間相互間隔。

進一步的是，所述光伏陣列由多個光伏組件通過串并聯構成；

所述光伏陣列是系統中能夠提供電能的電源，由容量較小的光伏組件通過串并聯組成，光伏陣列中光伏組件的串聯數、并聯數應結合光伏組件的功率、光伏逆變器的容量、光伏發電系統的裝機規模、支架成本和直流線纜成本等因素綜合考慮。

進一步的是，所述單相光伏逆變器具有最大功率跟蹤和逆變的基本功能；同時兼具無功補償和諧波補償的功能，以提高高速鐵路牽引供電系統的電能質量；

所述單相光伏逆變器是一種將光伏組件所產生的直流電能變換為交流電能的電力電子裝置，其應具有的基本功能包括最大功率跟蹤(MPPT)和逆變。最大功率跟蹤功能的作用在于保證光伏陣列能夠盡可能多地輸出電能，同時實現光伏電能的升壓；逆變功能的作用在于通過控制逆變器開關器件的通斷，將直流的光伏電能以交流電流的形式輸出，從而實現光伏電能的并網；

所述單相光伏逆變器可具有無功補償、諧波補償的功能，在輸出光伏電能的同時，對牽引負荷電流進行完全或部分的無功補償、諧波補償，有助于降低供電臂中的電壓電能損失，改善高速鐵路牽引供電系統的電能質量。

采用本技術方案具有下述有益效果：

適用于牽引變壓器為V/x接線的既有線路改造以及新建線路修建，通用性能強；高速鐵路沿線的分布式光伏電源經過最大功率跟蹤、逆變、升壓后，通過自耦變壓器接入系統，在實現光伏并網的同時不影響原有牽引供電系統的正常運行；其運營時間區間與分布式光伏電源的發電高峰時間區間吻合度較高，解決了光伏電能的消納問題。

附圖說明