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CN206524796U - 一种电气化铁路三相光伏储能系统 - Google Patents

一种电气化铁路三相光伏储能系统 Download PDF

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刘俊峰
陈维荣
严帆
杜彪
赵淦
易金印
戴朝华
邬明亮
解绍锋
高岩
赵化博
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CGN SOLAR ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Southwest Jiaotong University
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CGN SOLAR ENERGY DEVELOPMENT Co Ltd
Southwest Jiaotong University
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Abstract

本实用新型公开了一种电气化铁路三相光伏储能系统，包括牵引供电系统、光伏发电系统和储能系统；光伏发电系统包括光伏列阵和三相光伏逆变器，光伏列阵输出端连接三相光伏逆变器；储能系统包括储能装置和三相储能变流器，储能装置连接三相储能变流器；在牵引供电系统两条供电臂上连接两相‑三相降压变压器的两相侧，两相‑三相降压变压器的三相侧与三相光伏逆变器的交流侧和三相储能变流器的交流侧共同连接；牵引供电系统的两条供电臂通过三相‑两相牵引变压器连接至三相电力系统。本实用新型通过实时检测牵引供电系统与光伏发电系统的运行状态，动态分配储能系统的充放电功率，对光伏电能进行“削峰填谷”，实现了光伏电能的“自发自用”。

Description

一种电气化铁路三相光伏储能系统
技术领域
本实用新型属于牵引供电系统技术领域，尤其涉及一种电气化铁路三相光伏储能系统。
背景技术
铁路和光伏的快速发展，为将光伏应用于铁路领域提供了契机，不仅有利于提高我国消耗能源中新能源的占比，同时有助于铁路领域的节能减排和可再生能源利用，具有良好的经济价值和社会价值。
现有研究对光伏发电接入电气化铁路牵引供电系统的接入形式进行了初步探索，其中光伏发电三相接入的方式因三相光伏逆变器、三相储能变流器的高适应性、大容量而具有一定的优势。但光伏发电三相接入后，会对牵引供电系统产生一定的负面影响：牵引负荷是一种不对称性较强的负荷，而三相光伏逆变器的输出电流三相对称，这就容易引起运行过程中电力系统与牵引供电系统的连接点处三相潮流不同向的问题，对电能计量、电力系统调度造成了困难，甚至危害电力系统的安全稳定运行。
实用新型内容
为了克服现有技术方法的不足，本实用新型的目的在于提出一种电气化铁路三相光伏储能系统，通过实时检测牵引供电系统与光伏发电系统的运行状态，动态分配储能系统的充放电功率，对光伏电能进行“削峰填谷”，实现了光伏电能的“自发自用”。
为实现以上目的，本实用新型采用技术方案是：一种电气化铁路三相光伏储能系统，包括牵引供电系统、光伏发电系统和储能系统；
所述光伏发电系统包括光伏列阵和三相光伏逆变器，所述光伏列阵输出端连接至三相光伏逆变器的直流侧；所述储能系统包括储能装置和三相储能变流器，储能装置连接至三相储能变流器的直流侧；
在所述牵引供电系统两条供电臂上连接两相-三相降压变压器的两相侧，两相-三相降压变压器两相侧的第三端口连接至钢轨，两相-三相降压变压器的三相侧与三相光伏逆变器的交流侧和三相储能变流器的交流侧共同连接；牵引供电系统的两条供电臂通过三相-两相牵引变压器连接至三相电力系统。
进一步的是，系统中还包括中控器，所述三相光伏逆变器、三相储能变流器、两相-三相降压变压器和三相-两相牵引变压器的控制端口分别连接至中控器；通过中控器，实现系统的全面自动化控制，实现能量的自动分配。
进一步的是，在所述牵引供电系统两条供电臂上设置有电压检测器和电流检测器；在所述三相光伏逆变器中设置有功率检测电路，在所述三相储能变流器中设置有SOC检测电路；所述电压检测器、电流检测器、功率检测电路和SOC检测电路的信号输出端均连接至中控器；实现系统所有参数的实时检测。
进一步的是，所述储能装置为缩空气储能、飞轮储能、蓄电池储能、超导储能或超级电容储能；能够适用于各种储能装置。
采用本技术方案的有益效果：
光伏发电系统与储能系统配合使用，显著提高对光伏电能的消纳能力；在本技术方案的基础上，通过优化配置储能系统的容量，可进一步提高牵引供电系统的经济性。
附图说明
图1为本实用新型的一种电气化铁路三相光伏储能系统的结构示意图；
其中，11为电力系统，12为三相-两相牵引变压器，13为牵引供电系统α供电臂，14为牵引供电系统β供电臂，15为钢轨；21为两相-三相降压变压器，22为光伏阵列，23为三相光伏逆变器，24为储能装置，25为三相储能变流器。
具体实施方式
为了使实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本实用新型作进一步阐述。
在本实施例中，参见图1所示，一种电气化铁路三相光伏储能系统，包括牵引供电系统、光伏发电系统和储能系统；
所述光伏发电系统包括光伏阵列22和三相光伏逆变器23，所述光伏阵列22输出端连接至三相光伏逆变器23的直流侧；所述储能系统包括储能装置24和三相储能变流器25，储能装置24连接至三相储能变流器25的直流侧；
在所述牵引供电系统两条供电臂上连接两相-三相降压变压器21的两相侧，两相-三相降压变压器21两相侧的第三端口连接至钢轨15，两相-三相降压变压器21的三相侧与三相光伏逆变器23的交流侧和三相储能变流器25的交流侧共同连接；牵引供电系统的两条供电臂通过三相-两相牵引变压器12连接至三相电力系统11。
三相-两相牵引变压器12将三相电力系统11的三相电压变换为两相电压向电气化铁路供电，三相-两相牵引变压器12的二次侧三个端口分别连接牵引供电系统α供电臂13、牵引供电系统β供电臂14和钢轨15。
在电气化铁路三相光伏储能系统中，两相-三相降压变压器21将牵引供电系统的两相电压变换为对称的三相电压，以向三相光伏逆变器23、三相储能变流器25提供合适的电压，使其正常工作。
光伏组件通过串并联组成光伏阵列22；三相光伏逆变器23实现光伏电能的升压、最大功率跟踪和逆变。
储能装置24是能够实现电能的储存与释放功能的一类设备，其典型的形式包含但不仅限于压缩空气储能、飞轮储能、蓄电池储能、超导储能、超级电容储能等。
为了更好的理解本实用新型，下面对本实用新型的工作原理作一次完整的描述：
三相光伏逆变器23将光伏阵列22产生的电能升压、最大功率跟踪和逆变后供后级储能装置24或牵引供电系统使用；
三相储能变流器25能够根据指令控制储能装置24的充电或放电。三相光伏逆变器23和三相储能变流器25的交流侧为并联连接，从而实现储能系统对光伏发电系统的“削峰填谷”。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (4)

1.一种电气化铁路三相光伏储能系统，其特征在于，包括牵引供电系统、光伏发电系统和储能系统；
所述光伏发电系统包括光伏阵列(22)和三相光伏逆变器(23)，所述光伏阵列(22)输出端连接至三相光伏逆变器(23)的直流侧；所述储能系统包括储能装置(24)和三相储能变流器(25)，储能装置(24)连接至三相储能变流器(25)的直流侧；
在所述牵引供电系统两条供电臂上连接两相-三相降压变压器(21)的两相侧，两相-三相降压变压器(21)两相侧的第三端口连接至钢轨(15)，两相-三相降压变压器(21)的三相侧与三相光伏逆变器(23)的交流侧和三相储能变流器(25)的交流侧共同连接；牵引供电系统的两条供电臂通过三相-两相牵引变压器(12)连接至三相电力系统(11)。
2.根据权利要求1所述的一种电气化铁路三相光伏储能系统，其特征在于，系统中还包括中控器，所述三相光伏逆变器(23)、三相储能变流器(25)、两相-三相降压变压器(21)和三相-两相牵引变压器(12)的控制端口分别连接至中控器。
3.根据权利要求2所述的一种电气化铁路三相光伏储能系统，其特征在于，在所述牵引供电系统两条供电臂上设置有电压检测器和电流检测器；在所述三相光伏逆变器(23)中设置有功率检测电路，在所述三相储能变流器(25)中设置有SOC检测电路；所述电压检测器、电流检测器、功率检测电路和SOC检测电路的信号输出端均连接至中控器。
4.根据权利要求1所述的一种电气化铁路三相光伏储能系统，其特征在于，所述储能装置(24)为缩空气储能、飞轮储能、蓄电池储能、超导储能或超级电容储能。
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