[发明专利]一种基于综合能源的复线全并联AT牵引供电系统及方法

说明书

本发明公开一种基于综合能源的复线全并联AT牵引供电系统及方法，包括复线全并联AT牵引供电系统和综合能源系统；光伏阵列、风力发电机组、燃料电池并联于直流母线，加入电‑氢储能以补充功率缺额、削峰填谷，综合能源通过合理方式接入牵引供电系统，并通过实时检测各微源功率与状态，基于粒子群算法实现了以总发电成本最低为目标的能量优化管理。本发明能够保证系统安全稳定，供电可靠性高；优化牵引能耗结构，提升新能源消纳水平；符合国家节能减排的发展方向，在一定程度上降低电气化铁路对电力系统的供电需求。

技术领域

本发明属于新能源牵引供电技术领域，特别是涉及一种基于综合能源的复线全并联AT牵引供电系统及方法。

背景技术

随着全球经济的发展，环境污染与能源紧缺问题日益严峻，世界能源加快向多元化、清洁化、低碳化转型。可再生能源的开发、先进高效的能源利用技术以及能源多元化战略己成为人类社会可持续发展的必然选择。其中，太阳能发电、风力发电、氢能发电等新能源发电技术凭借其清洁高效的优势已成为时代新宠。

近年来，我国铁路交通发展迅猛，路网运输能力和效率显著提升，铁路客运周转量、货运发送量、换算周转量、运输密度等主要运输经济指标稳居世界第一。截止到2018年底，全国铁路营业里程达到13.1万公里，其中，电气化里程9.2万公里，复线里程7.6万公里。国家铁路能源消耗折算标准煤1624.21万吨，化学需氧量排放量1878吨，二氧化硫排放量9836吨。

电气化铁路是电力系统中的主要用电大户之一，铁路网中约60％以上的耗电量和污染物排放由牵引供电系统造成，实现铁路低碳化运输的关键是在铁路牵引用能上。如果将综合能源(光伏、风能、燃料电池)接入铁路牵引供电系统，既可以优化牵引能耗结构、提升新能源消纳水平，又能够在一定程度上降低电气化铁路对电力系统的供电需求，且符合国家节能减排的发展方向。

然而，目前针对综合能源接入牵引供电系统及其能量管理方法的应用研究较少。由于光伏发电与风力发电具有间歇性、波动性和随机性，其输出功率波动较大，牵引负荷也具有波动性与移动性，使得“源-网-荷”三者之间交互作用，影响电力系统的运行调度和频率稳定。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种基于综合能源的复线全并联AT牵引供电系统及方法，能够提高新能源消纳量，降低碳排放量，有效改善环境质量；通过补充功率缺额，能够在很大程度上减轻综合能源接入牵引供电系统后对牵引网和电力系统的影响，提高了综合能源系统的电能质量和供电可靠性，实现了综合能源接入复线全并联AT牵引供电系统的能量优化管理。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于综合能源的复线全并联AT牵引供电系统，包括复线全并联AT牵引供电系统和综合能源系统；

所述复线全并联AT牵引供电系统包括交流电网、V/X接线牵引变压器上行接触网、上行钢轨、上行正馈线、下行接触网、下行钢轨、下行正馈线、AT所和动车组；所述V/X接线牵引变压器的高压侧与交流电网连接，V/X接线牵引变压器的低压侧分别与两供电臂的上行接触网、上行正馈线、下行接触网和下行正馈线连接，且所述V/X接线牵引变压器低压侧的中点引出与上行钢轨和下行钢轨连接，实现三相交流电到两相的供电；所述AT所位于上行接触网、上行正馈线、下行接触网和下行正馈线之间，且所述AT所的中点引出与上行钢轨和下行钢轨连接；设置有多个AT所，且每个所述AT所相互并联；所述动车组连接于接触网与钢轨之间，牵引电流通过正馈线回流到牵引变电所；