集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法，包括：柔性牵引变压器、隔离型DC/DC变换器、直流母线、新能源发电系统、储能系统；柔性牵引变压器与隔离型DC/DC变换器连接；隔离型DC/DC变换器通过直流母线分别与新能源发电系统、储能系统连接；新能源发电系统与直流母线连接，用于通过隔离型DC/DC变换器向柔性牵引变压器的直流环节接入功率；储能系统，用于有效平抑新能源发电的间歇性与波动；本发明专利技术可根据接入新能源容量合理灵活设计接入级联模块的数量，在保证成本最优、效益最大的同时，有效消纳新能源，并在协调控制相对简单的条件下提高新能源与再生制动能量的利用率；且不涉及牵引网改造，易于工程实现。实现。实现。

【技术实现步骤摘要】
集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法


[0001]本专利技术涉及新能源储能系统领域，具体涉及一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法。

技术介绍

[0002]新能源发电在电力系统领域已有大量研究成果与应用案例，将新能源发电用于电气化铁路牵引演技尚属较新研究方向。
[0003]目前国内外对新能源接入电气化铁路的研究主要集中在车站用电与信号、通信等低压系统供电，对接入牵引供电系统的研究较少。新能源发电接入牵引供电系统，会涉及到复杂的连接结构和控制方法。现有技术中提供了一种涉及同相牵引供电与异地发电并网的控制系统，但该方法并未考虑多种新能源并存的情况，也未涉及如何将多种新能源接入牵引供电系统；亦存在一种涉及接入牵引变电所的分布式发电系统及控制方法，该方法是通过在铁路沿线走廊设置新能源汇流电力电缆，再接入牵引变电所牵引母线，但该方式存在汇流电缆消耗大、接入点增多导致潮流分布复杂等问题，且新能源波动与间歇性会通过牵引母线直接影响牵引网稳定，加重车网谐振；另涉及一种AT牵引网分布式发电供电系统，但仍存在新能源波动影响牵引网的缺陷。
[0004]如何高效将新能源接入牵引供电系统，满足新能源就近消纳，减少“弃风、弃光”现象，有效抑制光伏波动与间歇性对牵引网影响，提高新能源利用率与稳定性是当前新能源接入牵引供电系统研究的热点。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统及控制方法，以实现根据多种新能源的大小，灵活涉及接入数量，在协调控制相对简单的条件下稳定高效接入牵引供电系统，并提高新能源与再生制动能量的利用率。
[0006]为了达到上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：
[0007]一方面，一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，包括：柔性牵引变压器、隔离型DC/DC变换器、直流母线、新能源发电系统、储能系统；
[0008]所述柔性牵引变压器与所述隔离型DC/DC变换器连接，用于接收隔离型DC/DC变换器能量；
[0009]所述隔离型DC/DC变换器通过直流母线分别与所述新能源发电系统、所述储能系统连接，用于跟随柔性牵引变压器在直流环节中功率，保持直流环节电压稳定；所述新能源发电系统与直流母线连接，用于通过隔离型DC/DC变换器向柔性牵引变压器的直流环节接入功率；
[0010]所述储能系统与直流母线连接，用于平抑新能源发电系统的间歇性与波动，储存富余新能源与牵引网再生制动能量；
[0011]所述直流母线，作为能量汇聚母线，用于连接隔离型DC/DC变换器、新能源发电系
统与储能系统。
[0012]优选地，所述柔性牵引变压器包括依次连接的牵引变压器、多绕组降压变压器、三相整流器、单相级联整流器。
[0013]优选地，所述三相整流器与所述单相级联整流器间的直流环节为所述新能源发电系统与所述储能系统通过所述隔离型DC/DC变换器接入柔性牵引变压器提供接入点。
[0014]优选地，所述单相级逆变器包括多个级联模块，其接入新能源的级联模块的数量与所述隔离型DC/DC变换器的数量一一对应。
[0015]优选地，新能源发电系统采用直流方式组网，且新能源发电量与发电功率可调。
[0016]优选地，储能系统通过双向DC/DC储能变流器连接至直流母线，可实现对直流母线的能量释放与能量吸收。
[0017]另一方面，一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统的控制方法，包括以下步骤：
[0018]S1、采集并计算新能源储能系统的各端口功率；
[0019]S2、根据新能源储能系统中牵引网功率判断当前是否处于负载状态，若是则记能量向牵引网流动为正，并进入步骤S3；否则记牵引网向柔性牵引变压器返送能量为负，并进入步骤S8；
[0020]S3、判断单相级联逆变器中各级联模块输入功率是否大于隔离型DC/DC变换器接入各级联模块的新能源功率，若是则进入步骤S4；否则进入步骤S5；
[0021]S4、判断储能系统荷电状态是否大于储能系统最小荷电状态，若是则新能源发电系统处于最大功率点跟踪状态，储能系统吸收并存储能量，并由三相电网补足差额功率，否则，新能源发电系统处于最大功率点跟踪状态，储能系统停止工作，并由三相电网补足差额功率；
[0022]S5、判断单相级联逆变器中各级联模块输入功率是否小于新能源发电系统接入隔离DC/DC变换器中级联模块功率，若是则进入步骤S6，否则新能源发电系统处于最大功率点跟踪状态，储能系统停止工作；
[0023]S6、判断储能系统荷电状态是否小于储能系统最大荷电状态，若是进入步骤S7，否则新能源发电系统降功率发电，储能系统停止工作；
[0024]S7、判断新能源发电功率与接入新能源发电系统的级联模块所承担的牵引网功率的差值是否大于储能系统最大充电功率，若是则新能源发电系统降功率发电，储能系统吸收并存储能量；否则新能源发电系统处于最大功率点跟踪状态，储能系统吸收并存储能量；
[0025]S8、判断储能系统荷电状态是否小于储能系统最大荷电状态，若是，则进入步骤S9，否则新能源发电系统停止工作，储能系统停止工作；
[0026]S9、判断牵引网功率是否小于储能系统最大充电功率，若是，则储能系统吸收并存储能量，新能源发电系统降功率发电，否则储能系统吸收并存储能量，新能源发电系统停止发电。
[0027]优选地，步骤S1具体为：
[0028]采集并计算新能源储能系统中储能系统功率、新能源发电系统功率、储能系统最大充电功率、牵引网功率、三相电网功率、隔离型DC/DC变换器功率、储能系统荷电状态、储能系统最小荷电状态以及储能系统最大荷电状态。
[0029]优选地，各隔离型DC/DC变换器间的功率控制相互独立，调节输出电压跟随对应单相级联逆变器直流侧电压，实现级联模块功率均衡；且在牵引网功率大于零时，各隔离型DC/DC变换器均分直流母线传输的新能源子系统功率与储能子系统功率。
[0030]优选地，柔性牵引变压器通过隔离型DC/DC接入新能源的级联模块，优先消纳新能源和储能系统能量，三相电网能量作为松弛端口，自动补充功率缺额，新能源优先供给牵引网消耗，当新能源功率大于牵引网功率时，富余部分能量再由储能系统储存。
[0031]本专利技术具有以下有益效果：
[0032]1、以直流形式将光伏、风电等多种新能源汇聚，并通过隔离型DC/DC变换器接入柔性牵引变压器，供给牵引供电系统，实现多种新能源接入牵引供电系统，助力绿色铁路建设；
[0033]2、直流母线设置的储能系统可有效平抑新能源能量波动，合理储存新能源与再生制动能量，实现能量的优化管理；
[0034]3、以实现根据多种新能源的大小，灵活涉及接入数量，在协调控制相对简单的条件下稳定高效接入牵引供电系统，并提高新能源与再生制动能量的利用率；
[0035]4、可根据接入新能源容量合理灵活设计接入级联模块的数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，包括：柔性牵引变压器、隔离型DC/DC变换器、直流母线、新能源发电系统、储能系统；所述柔性牵引变压器与所述隔离型DC/DC变换器连接，用于接收隔离型DC/DC变换器能量；所述隔离型DC/DC变换器通过直流母线分别与所述新能源发电系统、所述储能系统连接，用于跟随柔性牵引变压器在直流环节中功率，保持直流环节电压稳定；所述新能源发电系统与直流母线连接，用于通过隔离型DC/DC变换器向柔性牵引变压器的直流环节接入功率；所述储能系统与直流母线连接，用于平抑新能源发电系统的间歇性与波动，储存富余新能源与牵引网再生制动能量；所述直流母线，作为能量汇聚母线，用于连接隔离型DC/DC变换器、新能源发电系统与储能系统。2.根据权利要求1所述的集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，所述柔性牵引变压器包括依次连接的牵引变压器、多绕组降压变压器、三相整流器、单相级联整流器。3.根据权利要求2所述的集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，所述三相整流器与所述单相级联整流器间的直流环节为所述新能源发电系统与所述储能系统通过所述隔离型DC/DC变换器接入柔性牵引变压器提供接入点。4.根据权利要求2所述的集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，所述单相级逆变器包括多个级联模块，其接入新能源的级联模块的数量与所述隔离型DC/DC变换器的数量一一对应。5.根据权利要求1所述的集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，新能源发电系统采用直流方式组网，且新能源发电量与发电功率可调。6.根据权利要求1所述的集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统，其特征在于，储能系统通过双向DC/DC储能变流器连接至直流母线，可实现对直流母线的能量释放与能量吸收。7.一种集中接入柔性牵引变压器的新能源储能系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、采集并计算新能源储能系统的各端口功率；S2、根据新能源储能系统中牵引网功率判断当前是否处于负载状态，若是则记能量向牵引网流动为正，并进入步骤S3；否则记牵引网向柔性牵引变压器返送能量为负，并进入步骤S8；S3、判断单相级联逆变器中各级联模块输入功率是否大于隔离型DC/DC变换器接入各级联模块的新...

【专利技术属性】
技术研发人员：何晓琼，尚富琛，赵鹏程，韩鹏程，曾理，吕晓琴，马兰，高仕斌，
申请(专利权)人：西南交通大学，
类型：发明
国别省市：