[发明专利]一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统及控制方法

权利要求书

1.一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，所述多能互补并网系统跨接在牵引供电系统中的两条供电臂之间，所述牵引供电系统通过牵引变压器连接至电网；所述多能互补并网系统包括风力发电装置、光伏发电装置、储能装置、综合能量控制装置、直流支撑电容和背靠背变流器，所述风力发电装置、光伏发电装置和储能装置并联连接在所述直流支撑电容上，所述直流支撑电容连接至背靠背变流器的的直流侧，所述背靠背变流器的连接至两条供电臂之间；

所述多能互补并网系统的控制方法包括步骤：

S100，功率预测分析：对风光功率进行预测分析，对负荷进行预测分析；基于预测分析所得数据，由综合能量控制装置通过调控组件对风力发电装置、光伏发电装置和储能装置进行多能互补协调控制；

S200，实时检测数据：通过检测装置实时检测牵引侧两供电臂的电压相量和电流相量，通过电压相量和电流相量计算牵引负荷的实时用电功率；通过检测装置实时检测光伏发电装置侧的输出功率，通过检测单元实时检测风力发电装置侧的输出功率；通过检测单元实时检测储能装置侧的温度、荷电状态SOC和健康状态SOH；

S300，处理实时数据：通过综合能量控制装置对不稳定的电能进行平滑调度处理；

S400，供电模式选择：判断所述供电臂是否有负荷；若有，则运行自发自用模式；若无，则运行全储能模式或余量上网模式。

2.根据权利要求1所述的一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤S100中，所述对风光功率进行预测分析：通过风光观测平台获得风光数据，利用数理统计方法及预测技术，对风光功率进行预测；对负荷进行预测分析：通过电气化铁路运行计划图和往日正常工况下牵引负荷功率曲线进行负荷预测。

3.根据权利要求2所述的一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤S100中，所述多能互补协调控制组态包括混合功率组态、风力单独发电组态、光伏单独发电组态和储能发电组态；所述混合功率组态为风力发电装置和光伏发电装置同时发电，所述风力单独发电组态为风力发电装置单独发电，所述光伏单独发电组态为光伏发电装置单独发电，所述储能发电组态为风力和光伏不适合发电条件下由储能装置替代发电。

4.根据权利要求3所述的一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，在所述步骤S400中，所述自发自用模式为由风力发电装置和光伏发电装置为牵引负荷提供电能，并将剩余的电能通过储能装置存储；

在所述自发自用模式中，由风力发电装置和光伏发电装置为牵引负荷提供电能的同时通过背靠背变流器实现有功功率的相互转移，使两条供电臂输出的有功功率相等；控制背靠背变流器动态输出相应的无功和低次谐波电流。

5.根据权利要求4所述的一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，所述全储能模式为，风力发电装置和光伏发电装置发出的电能，全部用来给储能装置充电；所述余量上网模式为，风力发电装置、光伏发电装置和储能装置同时向电网输出功率。

6.根据权利要求5所述的一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统的控制方法，其特征在于，在所述余量上网模式中，根据电网的实时用电功率、风力发电装置与光伏发电装置的输出功率以及储能装置的荷电状态进行判断；从而控制储能装置的充放电功率动态分配，以及风力发电装置与光伏发电装置的运行状态。

7.一种应用于电气化铁路的多能互补并网系统，其特征在于，所述多能互补并网系统(1)跨接在牵引供电系统中的两条供电臂之间，所述牵引供电系统通过牵引变压器(3)连接至电网(2)；

所述多能互补并网系统(1)包括风力发电装置(11)、光伏发电装置(12)、储能装置(13)、综合能量控制装置(14)、直流支撑电容(19)和背靠背变流器，所述风力发电装置(11)、光伏发电装置(12)和储能装置(13)并联连接在所述直流支撑电容(19)上，所述直流支撑电容(19)连接至背靠背变流器的的直流侧，所述背靠背变流器的连接至两条供电臂之间。