[发明专利]新能源电气化高速公路供电方法及供电系统

说明书

本发明涉及一种新能源电气化高速公路供电方法及供电系统，供电方法包括步骤：a.确定与机车速度相关的受电弓实际取流功率以及机车的取流电流，并计算电源提供电流和机车取流电流和电流矩阵；b.计算牵引供电系统节点导纳矩阵；c.根据节点电压方程求解牵引网电压；d.更新机车端电压；e.判断机车端电压与机车初始电压差值的差值，若差值小于设定的迭代误差精度，则迭代循环结束，输出牵引网网压和机车端电压，若差值大于设定的迭代误差精度，则更新机车初始电压，并检测机车速度，更新电流矩阵，返回上述步骤，直至迭代收敛。本发明保证供电方案网压能够满足机车运行的实际需求，结合供电系统可以实现公路交通系统中持续、平稳的供电。

技术领域

本发明涉及一种电气化高速公路，具体地说是一种新能源电气化高速公路供电方法及供电系统。

背景技术

随着时代的不断推进，交通能源的地位在经济发展过程中显得尤为重要，复杂的交通能源运输系统不免带来了过量二氧化碳的排放。陆路交通是能源消纳的重要领域，其对社会能源结构的调整和节能减排具有重要的影响和带动作用。清洁能源的开发和利用为交通系统的动力革新提出了新的挑战和机遇，电气化公路系统为实现“双碳”目标下绿色交通提供了解决方案。

近年来，新能源逐渐接入到电气化铁路与城市轨道交通中，这不仅分担了一部分大电网的出力，提高了运行经济效益，更能提高对可再生能源的消纳能力，调整当前能源的供应结构，进行转型升级。但传统的电气化铁路与城市轨道交通的新能源接入、供电结构与供电制式等技术方案都无法与电气化高速公路相契合。

首先，传统的汽车为燃油机车或者蓄电池机车，为远距离行驶需要经常加燃料或者充电，蓄电池无法应用电气重卡这种重负载机车上；在电气化铁路或者城市轨道交通领域，从接触网取电的供电必须依赖钢轨回流，致使车辆行驶轨迹受限，不能做到像汽车般灵活。

其次，从供电方式上来看，电气化铁路交流27.5kV的供电制式中存在的严重负序电流以及大量无功、谐波等电能质量与危险的断电过分相问题。在已有的电气化公路供电系统中采用直流1500V的供电制式，其存在直流接触网隔离开关多故障、隔离困难问题以及直流馈线的杂散电流形成的电化学腐蚀，影响建筑物和金属设施的安全使用，而且这种供电制式下需建设的牵引变电站间隔1-2km，建造投入偏大。

同时，在现有的供电系统潮流计算中，机车的功率一般都取机车的额定功率，只针对机车在额定功率运行状态下进行潮流计算。但实际上，在不同的运行速度下，机车的功率都不相同，机车在行驶过程中受电弓的取流功率实际不等于额定功率，导致通过潮流计算得到的供电方案网压无法满足实际需求。

发明内容

本发明的目的之一就是提供一种新能源电气化高速公路供电方法，以解决现有电力潮流计算方法仅考虑额定功率运行状态，供电方案网压无法满足实际需求的问题。

本发明的目的之二就是提供一种新能源电气化高速公路供电系统，以解决现在电气化公路供电系统实现困难、成本高的问题。

本发明的目的之一是这样实现的：一种新能源电气化高速公路供电方法，包括以下步骤。

a.搜寻牵引供电系统及机车参数，确定与机车速度相关的受电弓实际取流功率以及机车的取流电流，并计算电源提供电流和机车取流电流，电源提供电流和机车取流电流共同组成电流矩阵

b.计算牵引供电系统节点导纳矩阵Y。

c.根据节点电压方程求解牵引网电压

d.由步骤c求出的相关电压，更新机车端电压其中和分别为机车所在位置处的接触线电压和回流线电压。

e.判断机车端电压与机车初始电压差值的差值，若差值小于设定的迭代误差精度ε，则迭代循环结束，输出牵引网网压和机车端电压，若差值大于设定的迭代误差精度ε，则更新机车初始电压并检测机车速度，更新电流矩阵，返回上述步骤，直至迭代收敛。