一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统的制作方法

1.本实用新型涉及交流电气化铁路供电技术领域，特别涉及一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统。


背景技术：

2.新能源发电在电力系统中已有大量成功应用案例，铁路系统也进行了初探。在铁路沿线按因地制宜、多能互补等原则推广、应用新能源发电。
3.在“碳达峰、碳中和”大背景下，电气化铁路愈加关注交通节能减排和能效提升，注重绿色低碳化发展，积极推进新能源的发展，在铁路沿线按因地制宜、多能互补等原则推广、应用新能源发电。
4.目前，《一种同相牵引供电与异地发电并网系统及控制方法》(申请号202110028103.9)，该申请方案考虑了单点异地发电，还进一步考虑了与异地发电装置配套的异地储能，考虑到铁路沿线新能源的分布问题，如果每个新能源装置都配套设置储能装置，施工麻烦，也不便于控制，因此，如何将铁路沿线的分布式新能源接入牵引供电系统以及如何设置便于施工和控制的储能装置是值得研究的问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的是提供一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统，它能有效地解决分布式新能源发电装置接入牵引供电系统和科学配置能量的技术问题。
6.本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统，包括牵引变电所ts、牵引网、中央协调控制器ccc和分布式新能源发电系统neg，牵引变电所ts的牵引侧与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，分布式新能源发电系统neg的输出端与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，牵引母线tb1通过馈线tf1与牵引网的t线相连，牵引母线tb2通过馈线tf2与牵引网的r线相连，牵引母线tb1与牵引母线tb2之间设有电压互感器pt，馈线tf2设有电流互感器ct1，电压互感器pt和电流互感器ct1的输出端连接到中央协调控制器ccc的检测端口；
7.牵引变电所ts设置能量存储装置tes，能量存储装置tes与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，中央协调控制器ccc的测控端经光纤对ses与能量存储装置tes的测控端连接，中央协调控制器ccc的测控端经光纤对sa与分布式新能源发电系统neg的测控端连接。
8.进一步地，所述能量存储装置包括单相储能变压器、单相储能变流器、直流母线、燃料电池直直变换器、电解水直直变换器、电解水制氢储能单元和燃料电池发电单元；所述单相储能变压器的高压侧两端分别与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，所述单相储能变压器的低压侧与单相储能变流器交流侧连接，单相储能变流器直流侧与直流母线连接；电解水直直变换器一侧与直流母线连接，另一侧与电解水制氢储能单元连接；燃料电池直直变换器一侧与直流母线连接，另一侧与燃料电池发电单元连接；电解水制氢储能单元储存的氢气供给燃料电池发电单元。
9.进一步地，所述能量存储装置tes还包括超级电容直直变换器、锂电池直直变换器、超级电容储能单元和锂电池储能单元；超级电容直直变换器一侧与直流母线连接，另一侧与超级电容储能单元连接；锂电池直直变换器一侧与直流母线连接，另一侧与锂电池储能单元连接。
10.进一步地，分布式新能源发电系统neg通过馈线tg1连接到牵引母线tb1，通过馈线tg2连接到牵引母线tb2，馈线tg2设有电流互感器ct2，电流互感器ct2的输出连接到中央协调控制器ccc的检测端口。
11.进一步地，所述分布式新能源发电系统neg为光伏发电系统、风力发电系统和生物化学能发电中的一种或几种。
12.进一步地，牵引变电所ts为单相同相、单单组合式同相和单三组合式同相中的一种。
13.本实用新型的工作原理是：结合铁路沿线走廊新能源和再生能源分布式特点，将新能源发电系统neg分布式接入牵引母线，通过牵引母线接入牵引变电所ts，牵引变电所ts设置能量存储装置tes，通过检测新能源发电系统neg与电力机车的叠加功率，协调控制新能源发电系统neg直接向牵引母线提供大功率电能供牵引供电系统的列车使用，剩余的发电能量通过能量存储装置存储tes，有利于新能源就近消纳，减少“弃风、弃光”现象，提高列车再生电能利用率和新能源发电利用率；另外，本方案将新能源发电系统neg和能量存储装置tes分开设置，令新能源发电系统neg根据实际情况通过牵引母线分布式接入牵引变电所ts，令能量存储装置tes设置于牵引变电所ts处并与牵引母线连接，一方面不需要再单独为每个新能源发电系统neg配置储能装置，可以节约设备，降低成本，减少施工量，另一方面便于对能量存储装置tes进行整体控制，简化控制策略。
附图说明
14.图1为本实用新型提供的一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统示意图。
15.图2为本实用新型提供的一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统的能量存储装置示意图。
具体实施方式
16.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的描述。
17.实施例1
18.如图1所示，本实施例提供一种接入牵引变电所的分布式发电储能系统，包括牵引变电所ts、牵引网、中央协调控制器ccc和分布式新能源发电系统neg，牵引变电所ts的牵引侧与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，分布式新能源发电系统neg的输出端与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，牵引母线tb1通过馈线tf1与牵引网的t线相连，牵引母线tb2通过馈线tf2与牵引网的r线相连，牵引母线tb1与牵引母线tb2之间设有电压互感器pt，馈线tf2设有电流互感器ct1，电压互感器pt和电流互感器ct1的输出端连接到中央协调控制器ccc的检测端口；
19.牵引变电所ts设置能量存储装置tes，能量存储装置tes与牵引母线tb1和牵引母
线tb2连接，中央协调控制器ccc的测控端经光纤对ses与能量存储装置tes的测控端连接，中央协调控制器ccc的测控端经光纤对sa与分布式新能源发电系统neg的测控端连接。
20.本实施例中，分布式新能源发电系统neg的数量可以为多个，新能源发电系统neg沿铁路沿线分布，并通过牵引母线tb1和牵引母线tb2分布式接入牵引供电系统(即本实施例提供的分布式发电储能系统)；牵引变电所ts设置能量存储装置tes可以是指在靠近牵引变电所ts的位置设置独立的与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接的能量存储装置tes，也可以是指在牵引变电所ts内设置与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接的能量存储装置tes，能量存储装置tes受中央协调控制器ccc控制，中央协调控制器ccc根据实际情况控制能量存储装置tes运行于储能或释能工况，达到科学配置能量的目的；这里，本方案将新能源发电系统neg和能量存储装置tes分开设置，令新能源发电系统neg根据实际情况通过牵引母线分布式接入牵引变电所ts，令能量存储装置tes设置于牵引变电所ts处并与牵引母线连接，一方面不需要再单独为每个新能源发电系统neg配置储能装置，可以节约设备，降低成本，减少施工量，另一方面便于对能量存储装置tes进行整体控制，简化控制策略。
21.具体实施本实施例时，在新能源发电系统neg满足发电条件时，优先使用新能源发电功率，其次使用牵引所功率，有利于新能源就近消纳，减少“弃风、弃光”现象，提高列车再生电能利用率和新能源发电利用率。
22.作为优选，本实施例中的能量存储装置tes包括单相储能变压器1、单相储能变流器2、直流母线3、燃料电池直直变换器8、电解水直直变换器10、电解水制氢储能单元11和燃料电池发电单元9；所述单相储能变压器1的高压侧两端分别与牵引母线tb1和牵引母线tb2连接，所述单相储能变压器1的低压侧与单相储能变流器2交流侧连接，单相储能变流器2直流侧与直流母线3连接；电解水直直变换器10一侧与直流母线3连接，另一侧与电解水制氢储能单元11连接；燃料电池直直变换器8一侧与直流母线3连接，另一侧与燃料电池发电单元9连接；电解水制氢储能单元11储存的氢气供给燃料电池发电单元9。
23.实施本实施例时，将电解水制氢储能单元11和燃料电池发电单元9结合起来，一方面通过电解水制氢储能单元11能够实现储能作用，另一方面可以利用电解水制氢储能单元11产生的氢气为燃料电池发电单元9提供燃料，实现发电并提供电能的作用，从而提高能源利用率。另外，本实施例中，能量存储装置tes和新能源发电系统neg通过交流牵引母线(牵引母线tb1和牵引母线tb2)并接接入交流牵引供电系统，比起将能量存储装置tes和新能源发电系统neg通过直流母线并接后再接入交流牵引供电系统来，在交流牵引供电领域中，前者(通过交流牵引母线并接)更具优势，可以提高新能源发电系统neg的发电功率对牵引负载供电的利用效率。
24.作为优选，所述能量存储装置tes还包括超级电容直直变换器4、锂电池直直变换器6、超级电容储能单元5和锂电池储能单元7；超级电容直直变换器4一侧与直流母线3连接，另一侧与超级电容储能单元5连接；锂电池直直变换器6一侧与直流母线3连接，另一侧与锂电池储能单元7连接。
25.作为优选，本实施例中的分布式新能源发电系统neg通过馈线tg1连接到牵引母线tb1，通过馈线tg2连接到牵引母线tb2，馈线tg2设有电流互感器ct2，电流互感器ct2的输出连接到中央协调控制器ccc的检测端口。
26.作为优选，所述分布式新能源发电系统neg为光伏发电系统、风力发电系统和生物
化学能发电中的一种或几种。
27.作为优选，牵引变电所ts为单相同相、单单组合式同相和单三组合式同相中的一种。
28.本实施例中，将牵引变电所ts设置为同相牵引变电所，可以延长供电距离，提高列车再生电能的利用，接入分布式新能源发电系统neg，可以增加新能源对牵引负荷的供电，提高新能源利用率，减少风光新能源弃风、弃光等现象。还需要说明的是，同相牵引变电所的设置依据外部电源情况合理选择。根据gb/t 15543-2008中对电压不平衡度限值要求，电力系统公共连接点电压不平衡度限值为：电网正常运行时，负序电压不平衡度不超过2％，短时不得超过4％；对于公共连接点的每个用户引起该点负序电压不衡度允许值一般为1.3％，短时不超过2.6％；而牵引负荷的三相电压不平衡度可用负序功率与公共连接点电力系统短路容量的比值描述。因此，在牵引负荷一定的情况下，电力系统短路容量直接决定了电压不衡度水平。若外部电源短路容量大，采用单相同相供电即可满足电能质量要求；若外部电源短路容量较小，采用单相同相供电不能满足电能质量要求时，可采用组合式同相供电，对电能质量加以补偿使之在国标范围内，推荐采用单单组合式同相供电(可参考专利文件20110227591.1一种单相组合式同相供变电构造)，利用既有条件时可考虑单三组合式同相供电(可参考专利文件201210583674.x一种单相三相组合式同相供变电装置)。
29.以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本实用新型的限制，本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。