[发明专利]利用自然能向电力机车供能的系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及自然能发电应用技术领域，尤其涉及一种利用自然能向电力机车供能的系统和方法。

背景技术

目前中国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流制，而市电电网是一个三相交流系统，电压标准也不同，不能直接使用，需要经过变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。因此，现有电力机车供能的系统一般是将市电电网的高压三相交流电输送至牵引变电所，牵引变电所再将市电网络输送来的高压三相交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将其输送至接触网，为供电力机车供能。

众所周知，全球能源短缺日益严重。据全球能源报告显示，目前全球石油储量可供使用40年；天然气储量可供使用67年；煤炭则可供使用167年。因此，开发利用新能源是大势所趋。其中，自然能因其具有清洁、无污染和可再生等优点而成为重点研究的方向之一。

而目前还没有稳定可靠的利用太阳能等自然能向电力机车供能的技术方案，以降低对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解能源危机，保护大气环境。

发明内容

本发明提供一种利用自然能向电力机车供能的系统和方法，以实现稳定可靠的利用太阳能、风能等自然能向电力机车供能，降低对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解能源危机，保护大气环境。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种利用自然能向电力机车供能的系统，包括市电电网、第一控制开关、牵引变电所和接触网，所述市电电网与所述第一控制开关连接，所述第一控制开关与所述牵引变电所连接，所述牵引变电所与所述接触网连接，还包括：太阳能光伏发电子系统或风能发电子系统、蓄电池组、控制子系统、DC/AC转换器、升压变压器和第二控制开关；

所述太阳能光伏发电子系统或风能发电子系统分别与所述蓄电池组和所述控制子系统连接，所述蓄电池组与所述控制子系统连接，所述控制子系统分别与所述DC/AC转换器、所述第一控制开关和所述第二控制开关连接，所述DC/AC转换器与所述升压变压器连接，所述升压变压器分别与所述第二控制开关和所述牵引变电所连接，所述第二控制开关与所述市电电网连接。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述太阳能光伏发电子系统用于将太阳辐射的光能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组，具体包括：

太阳能光伏电池阵列，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将太阳辐射的光能转变成直流电；

防反充二极管，与所述太阳能光伏电池阵列和所述蓄电池组连接，用于将所述太阳能光伏电池阵列获取的直流电充入蓄电池组，并防止所述蓄电池组反向向所述太阳能光伏电池阵列充电。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述风能发电子系统用于将风能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组，具体包括：

风能发电装置阵列，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将风能转变成直流电；

稳压装置，与所述风能发电装置阵列和所述蓄电池组连接，用于对所述风能发电装置阵列发出的直流电进行稳压处理，并将处理后的直流电存储在所述蓄电池组。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述控制子系统用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统的工作状态和所述蓄电池组存储的电量，并根据检测结果控制所述蓄电池组或所述市电电网向所述牵引变电所供电，具体包括：

检测器，与所述蓄电池组、所述太阳能光伏电池阵列或所述风能发电装置阵列连接，用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统的工作状态以及所述蓄电池组存储的电量；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器发送第一控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量高于所述阈值时，向第二控制器发送第二控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于非正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量低于所述阈值时，向第三控制器发送第三控制信息；

第一控制器，与所述检测器和所述蓄电池组连接，用于当收到所述检测器发送的第一控制信息时，将所述蓄电池组存储的直流电送至所述DC/AC转换器；

第二控制器，与所述检测器、所述蓄电池组和所述第二控制开关连接，用于当收到所述检测器发送的第二控制信息时，闭合所述第二控制开关，将所述升压变压器产生的高压交流电输送至所述市电电网；