[實用新型]一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統

有效

• 申請號: 201721334804.0
• 申請日: 2017-10-17
• 公開（公告）號: CN207304021U
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 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

技術領域

本實用新型屬于電氣化鐵路技術領域，尤其涉及一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統。

背景技術

鐵路系統作為電力系統的大工業用戶，其年用電量可達400億千瓦時，其中 50％以上主要消耗在牽引供電系統。為實現電氣化鐵路的節能降耗，鐵路系統自身也在積極推進新能源和可再生能源的發展，如原鐵道部發布的《鐵路節能技術政策》、《鐵路“十二五節能規劃”》等文件，明確提出并鼓勵在鐵路沿線按因地制宜、多能互補等原則推廣及應用新能源和可再生能源發電。而近年來，在國家的高度重視與大力推動下，光電、風電等新能源得以迅速發展。若將此類新能源接入牽引供電系統不僅有利于可再生能源的就地消納，同時也可使鐵路系統達到節能減排的目的。

現已有相關研究針對光伏接入電氣化鐵路牽引供電系統進行了初步探索，專利《一種牽引供電系統光伏儲能并網裝置制造方法及圖紙》(201621438513)公開了一種采用背靠背變流器的牽引供電系統光伏儲能并網裝置；專利《一種含光伏電源的高速鐵路牽引供電系統及控制方法》(CN201710073679.0)提出了一種含光伏電源的高速鐵路牽引供電系統及控制方法。但目前尚未見以多能互補形式接入電氣化鐵路牽引供電系統的技術方案。

因風、光照資源具有間歇性和不穩定性的特點，造成目前風電、光電利用率低，可靠性及穩定性較差，同時電網準入功率有限。考慮到風光資源在時間和季節上具有良好的互補性，利用多能互補聯合發電系統可以獲得比較穩定的總輸出，同時相對于單一風力發電、光伏發電系統來說，提高了供電的穩定性和可靠性，同時在保證同樣供電的情況下，可大大減少儲能系統的容量，獲得較好的社會經濟效益。又電氣化鐵路牽引供電系統具有三相變兩相、機車單相取電的特殊性，對電力系統而言存在嚴重的三相不平衡和無功等問題。

實用新型內容

為了克服現有技術方法的不足，本實用新型的目的在于提出一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統，能夠將多能互補發電系統接入電氣化鐵路牽引供電系統，在滿足可再生能源合理消納、鐵路系統節能減排的同時，改善、至少不惡化牽引供電系統的電能質量問題。

為實現以上目的，本實用新型采用技術方案是：一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統，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直流側，所述背靠背變流器的連接至兩條供電臂之間。

進一步的是，所述背靠背變流器包括單相變壓器Ⅰ、單相變壓器Ⅱ、單相四象限變換器Ⅰ和單相四象限變換器Ⅱ；

所述單相四象限變換器Ⅰ的交流側與單相變壓器Ⅰ的二次側連接，單相四象限變換器Ⅱ的交流側與單相變壓器Ⅱ的二次側連接；單相四象限變換器Ⅰ和單相四象限變換器Ⅱ的直流側共同連接至所述直流支撐電容上，形成背靠背結構；所述單相變壓器Ⅰ和單相變壓器Ⅱ的一次側中ɑ和β端口分別與牽引供電系統ɑ供電臂及β供電臂相連。

進一步的是，所述風力發電裝置包括風力機、永磁同步發電機和AC/DC變換器，所述風力機同軸驅動永磁同步發電機，所述永磁同步發電機的輸出端與 AC/DC變換器交流側相連；所述光伏發電裝置包括光伏陣列和DC/DC變換器，所述光伏陣列輸出端與DC/DC變換器輸入端相連；所述DC/DC變換器輸出端與 AC/DC變換器直流輸出端相并聯且共同連接在所述直流支撐電容上；所述儲能裝置包括儲能設備和雙向能量變換器，所述儲能設備連接至雙向能量變換器輸入側，所述雙向能量變換器輸出側并聯于所述直流支撐電容；所述綜合能量控制裝置通過控制總線與風力發電裝置、光伏發電裝置、儲能裝置、單相四象限變換器Ⅰ和單相四象限變換器Ⅱ控制側相連，實時監測并調控各部分的動態輸出。

采用本技術方案的有益效果：

本實用新型能夠將多能互補發電系統接入電氣化鐵路牽引供電系統，在滿足可再生能源合理消納、鐵路系統節能減排的同時，改善、至少不惡化牽引供電系統的電能質量問題；

本實用新型能夠通過控制單相背靠背變流器實現有功功率轉移，減小或消除牽引變壓器原邊的負序電流，通過控制單相背靠背變流器動態輸出相應的無功和諧波電流，實現無功和諧波補償。

附圖說明

圖1為本實用新型的一種應用于電氣化鐵路的多能互補并網系統的結構示意圖；