一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，包括光伏发电装置、光伏逆变器、升压变压器、牵引变压器和牵引供电系统；所述光伏发电装置电能输出端经过光伏逆变器连接至升压变压器的一次侧端口，所述升压变压器的二次侧端口连接至牵引供电系统，所述牵引供电系统上还连接有连接至电网输电线路的牵引变压器；其中，所述升压变压器采用V/V接线升压变压器。本实用新型专利技术采用自发自用、余电上网的发电形式，在保证牵引供电系统的正常运行的同时，由电网消费剩余电量，且结构简单，投资成本低。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于牵引供电
，特别是涉及一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统。
技术介绍
光伏发电作为一种以太阳能为能量来源的新型发电方式，具有清洁、无污染、无噪声、规模可构等特点，是21世纪替代传统化石能源发电的最佳选择之一。我国的太阳能资源储量丰富，太阳能年总辐射量大于1050kW·h/m2的地区占国土面积的96％以上，因此光伏发电在我国具有良好的发展前景，光伏发电的发展受国家政策的大力支持。铁路运输企业规模庞大，具有点多线长的基本特征，拥有大量的站舍、库房、地产等，如果把这些设施最大程度地利用起来，大力开发分布式光伏发电项目，即可节省大量的用电成本，又可拿到国家给予的发电补贴。将光伏电站接入铁路牵引供电系统具有一次投入、长期受益、节能环保的特点，具有良好的发展前景。铁路牵引供电系统是一种将电力系统送来的电能转变为适用于电力牵引的电能，然后分别输送至沿铁路线上空架设的接触网，为电力机车负荷提供所需电能的供电系统。我国的铁路牵引供电系统采用单相工频25kV或55kV交流制，主要的供电方式有直接供电、带回流线的直接供电、BT供电、AT供电和同轴电力电缆供电等。在所检国内外公开文献的范围内，光伏发电技术虽是当前的研究热点，但其研究主要集中在交流并网方面，鲜有文献报道光伏电站接入铁路牵引供电系统。目前现有的此类供电方案，需要数量较多的逆变器、变压器，同时光伏发电直接接入接触网可能对牵引供电系统的保护产生不利影响；并且，需要较大的光伏电站容量和较多的一次设备投资；在此类系统中，常采用蓄电池实现储电功能，但蓄电池存在充放电功率有限、循环寿命短的问题，面对铁路牵引负荷大功率、间歇性的特点，经济性不高。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提出了一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，采用自发自用、余电上网的发电形式，在保证牵引供电系统的正常运行的同时，由电网消费剩余电量，且结构简单，投资成本低。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，包括光伏发电装置、光伏逆变器、升压变压器、牵引变压器和牵引供电系统；所述光伏发电装置电能输出端经过光伏逆变器连接至升压变压器的一次侧端口，所述升压变压器的二次侧端口连接至牵引供电系统，所述牵引供电系统上还连接有连接至电网输电线路的牵引变压器；其中，所述升压变压器采用V/V接线升压变压器，以使三相交流电能的电压等级达到铁路牵引供电系统所需的电压等级。V/V接线升压变压器接线形式简单，制造容易，两相容量可根据需要进行不同配置，容量利用率高，运营费用少，三相Vv接线比单相Vv接线易实现固定备用，对电力系统的负序影响相对较小。光伏发电装置中由容量较小的单个光伏组件通过串并联组成光伏列阵，光伏阵列中的光伏组件的串联数和并联数可结合单个光伏组件的功率、光伏逆变器的容量、光伏发电装置的装机容量、支架成本和直流线缆成本等因素综合考虑。所述光伏逆变器应具有最大功率跟踪(MPPT)功能，以保证光伏阵列能够尽可能多地输出电能。对所述光伏逆变器的选择，可结合设备成本、线缆成本、施工成本等因素综合考虑。进一步的是，所述牵引变压器包括1号牵引变压器和2号牵引变压器。两台牵引变压器互为备用，正常工作时，光伏发电系统所发电能通过主用牵引变压器接入系统。进一步的是，所述V/V接线升压变压器的一次侧与相光伏逆变器三相连接，V/V接线升压变压器的二次侧中的两相分别与牵引供电系统中的两条供电臂相连，V/V接线升压变压器的第三相与1号牵引变压器、2号牵引变压器相连，且V/V接线升压变压器的第三相同时与钢轨连接，所述钢轨接地网；形成三相交流供电网络，以配合牵引供电系统使用。进一步的是，所述升压变压器的一次侧额定电压为相光伏逆变器的额定输出电压，二次侧额定电压为27.5kV或55kV，根据牵引供电要求所设定。进一步的是，所述牵引变压器以V/V接线形式并入牵引供电系统。进一步的是，所述牵引变压器采用V/V接线形式；所述牵引变压器的一次侧额定电压为110kV或220kV，牵引变压器的二次侧额定电压为27.5kV或55kV；所述牵引变压器的一次侧与电网输电线路三相连接，牵引变压器二次侧的两相分别与牵引供电系统的两条供电臂相连，牵引变压器二次侧的第三相同时与钢轨和升压变压器相连，所述钢轨接地网；根据牵引供电系统和电网输电线路的电压等级需求而设定，实现电网输电线路和牵引供电系统之间的电能交互。进一步的是，系统中还包括电能计量器，所述电能计量器分别位于牵引变压器的高压侧与电网输电线路相连的线路上；用以计算牵引供电系统所用电能以及计算光伏电站的余电上网量，从而与电力系统进行结算。采用本技术方案的有益效果：1.采用自发自用、余电上网的发电形式，即光伏电站所发电能首先满足牵引负荷的需求，当有多余电能时，光伏电站所发电能经过牵引变压器馈送至高压输电系统。2.光伏组件以光伏电站的形式布置于牵引变电所的附近，不需要另行架设天棚，使输电线路更加整齐，降低了因各种原因导致架设天棚损坏带来的危险。3.光伏组件产生的电能经集中逆变、升压后并入牵引变电所两条供电臂的交流母线上，一个光伏电站只需一台升压变压器即可接入牵引供电系统，能够有效防止将光伏发电直接接入接触网对牵引供电系统的保护产生的影响。4.本技术对于光伏电站的容量要求无限制，且一次设备投资较少。5.V/V接线升压变压器接线形式简单，只需要2个绕组，可以通过将两台单相变压器组合在一起使用，也可以将两台单相变压器安装在同一油箱内使用，所需成本较低。V/V接线升压变压器能够使光伏发电、电网以及牵引供电达到最优匹配；能够完成光伏发电装置的电压等级到铁路牵引供电系统所需的电压等级的变换；且采用V/V接线形式能够有效减小对电力系统的负序影响，保证了并网安全。附图说明图1为本技术的一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统的结构示意图；图2为本技术实施例中一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统的具体接线图；图3为本技术实施例中当牵引变电站的供电范围内有牵引负荷且光伏电站出力大于牵引负荷时，系统内的电流流向图；图4为本技术实施例中当牵引变电站的供电范围内有牵引负荷且光伏电站出力小于牵引负荷时，系统内的电流流向图；图5为本技术实施例中当牵引变电站的供电范围内无牵引负荷时，系统内的电流流向图；其中，11为光伏组件，12为光伏发电装置，13为光伏逆变器，14为升压变压器，15为1号牵引变压器，16为2号牵引变压器，17为牵引供电系统，18为牵引负荷，19为电能计量器，20为电网输电线路。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本技术作进一步阐述。在本实施例中，参见图1所示，本专利技术提出了一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，包括光伏发电装置12、光伏逆变器13、升压变压器14、牵引变压器和牵引供电系统17；所述光伏发电装置12电能输出端经过光伏逆变器13连接至升压变压器14的一次侧端口，所述升压变压器14的二次侧端口连接至牵引供电系统17，所述牵引供电系统17上还连接有连接至电网输电线路20的牵引变压器。其中，所述升压变压器14采用V/V接线升压变压器；以使三相交流电能的电压等级达到铁路牵引供电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，其特征在于，包括光伏发电装置(12)、光伏逆变器(13)、升压变压器(14)、牵引变压器和牵引供电系统(17)；所述光伏发电装置(12)电能输出端经过光伏逆变器(13)连接至升压变压器(14)的一次侧端口，所述升压变压器(14)的二次侧端口连接至牵引供电系统(17)，所述牵引供电系统(17)上还连接有连接至电网输电线路(20)的牵引变压器；其中，所述升压变压器(14)采用V/V接线升压变压器。

【技术特征摘要】
1.一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，其特征在于，包括光伏发电装置(12)、光伏逆变器(13)、升压变压器(14)、牵引变压器和牵引供电系统(17)；所述光伏发电装置(12)电能输出端经过光伏逆变器(13)连接至升压变压器(14)的一次侧端口，所述升压变压器(14)的二次侧端口连接至牵引供电系统(17)，所述牵引供电系统(17)上还连接有连接至电网输电线路(20)的牵引变压器；其中，所述升压变压器(14)采用V/V接线升压变压器。2.根据权利要求1所述的一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，其特征在于，所述牵引变压器包括1号牵引变压器(15)和2号牵引变压器(16)。3.根据权利要求2所述的一种基于光伏发电的铁路牵引供电系统，其特征在于，所述V/V接线升压变压器的一次侧与光伏逆变器(13)三相连接，V/V接线升压变压器的二次侧中的两相分别与牵引供电系统(17)中的两条供电臂相连，V/V接线升压变压器的第三相与1号牵引变压器(15)、2号牵引变压器(16)相连，且V/V接线升压变压器的第三相同时与钢轨连接，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈维荣，邬明亮，戴朝华，解绍锋，高岩，赵化博，杜彪，易金印，赵淦，花磊，汪明雪，
申请(专利权)人：西南交通大学，中广核太阳能开发有限公司，
类型：新型
国别省市：四川;51