本发明涉及利用光伏发电、储能与供配电相结合的技术领域，具体涉及一种利用光伏发电和储能设备为火车及道班房供电的设施。
背景技术：
铁路运输在是我国交通领域占有着举足轻重的地位，铁路出行是很多人出远门的首选方案。目前，最为常见、数量最多的火车是新型空调客车（以下简称客车）。客车的供电方式主要有两种：一种是设置专门的发电车，通过发电车内的发电机组向所有车厢供电；另一种是通过客车的受电弓将接触网上的电能送至列车中的变压器、整流器、变流机等设备，然后再送至各节车厢。对于覆盖了接触网的铁路运行区间，客车主要采用第二种供电方式。
铁路沿线通常会设置道班房，为满足道班房的用电需求，需要沿铁路走向方向架设一条专用供电线路，由专线向道班房供电。
通过考察了解客车及道班房的供电方式，可以分析出现有供电方案存在三个问题：其一，客车对接触网及相关供电设备的可靠性要求较高，当接触网出现问题时，客车需依靠储能设备（如蓄电池）向列车应急供电，储能设备的容量和客车内重要负荷的容量决定了应急供电的时间的长短，当储能设备配置容量较小或存在故障时，无法满足应急供电时间的要求，当储能设备配置容量过大时，整个应急供电系统系统投资高，经济性较差；其二，客车内的负载通过接触网供电，电能在接触网上的损耗是不可避免的；其三，道班房为供维护、保养铁路的工人们临时住宿、休息的房子，因此本身负荷并不大，为满足供电要求，却需要沿铁路全线架设专用供电线路，经济性较差。因此提供一种能够同时解决以上三个问题的新的供电方式和供电方案是具有实际意义的。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题在于提供一种利用光伏发电和储能设备为火车及道班房供电的设施；该设施既能够向客车供电，也能向道班房供电，提高客车供电可靠性，有效降低电网建设投资，实现合理供电。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案如下：一种利用光伏发电和储能设备为火车及道班房供电的设施，包括车头与多节车厢组成的客车；其特征在于：还包括设置于每节车厢的光伏发电系统、储能系统与监控系统，还包括设置于车头的后台监控装置；光伏发电系统包括光伏组件与逆变器；光伏组件设在车厢外面，逆变器布置在车厢内，光伏组件与逆变器相连接，逆变器布置两个出线回路，第一出线回路与客车负载相连接；储能系统包括储能电池与双向变流器；储能电池与双向变流器相连接，第二出线回路与双向变流器连接；监控系统包括逆变器测控装置与变流器测控装置，逆变器通过逆变器测控装置连接于后台监控装置，双向变流器通过变流器测控装置连接于后台监控装置。
光伏组件采用薄膜组件；光伏发电系统所需连接电缆沿客车内部敷设；光伏组件将直流电通过逆变器转换为交流电后输送至客车内的负载及储能系统。第一出线回路向客车内负荷供电，第二出线回路向储能系统供电。
储能系统的储能电池将电能储存起来，通过双向变流器实现储能电池的充电、放电过程；储能系统中的储能电池为可替换电池，将其从客车上搬运下来为道班房提供电源。
每台逆变器和每台双向变流器分别设置一套测控装置，将测控信号上传至位于车头的后台监控装置，客车司乘人员可通过后台监控装置监控光伏发电系统和储能系统的运行状态，并通过控制逆变器和双向变流器，控制电能的潮流方向。
本发明实现了既能够向客车供电，也能向道班房供电，提高了客车供电可靠性，有效降低电网建设的投资，实现合理供电。本发明是工作原理大致如下：
（1）客车正常运行状态下
在客车正常运行时，光伏组件发电，将直流电能输送到逆变器，逆变器将直流电转变为交流380伏电，逆变器设置两个出线回路。第一出线回路接至客车内的配电箱，直接向客车内的照明、空调以及热水器等负荷供电，降低接触网向客车输送的电能，减少接触网上的电能损耗；第二出线回路向客车内布置的储能系统充电。
在客车正常运行时，变流器采用充电模式工作，储能系统一直处于充电状态。
客车在运行过程中，列车运行人员通过后台监控装置，不但能监控光伏系统和储能系统的运行状态，而且能控制逆变器和双向变流器运行状态，确定光伏系统发出的电能优先供给客车内的负荷还是储能系统。
当客车停靠车站时，利用乘客换乘的时间，将客车内已充满电能的储能电池更换为需要充电的储能电池，继续充电。已充满电能的储能电池则被运送至各个道班房，替换使用过的储能电池，供道班房等检修人员继续使用。通过储能电池的循环利用，实现道班房的持续供电。
（2）客车故障状态下
在客车故障时，光伏组件发电，将直流电能输送到逆变器，逆变器将直流电转变为交流380伏电，逆变器通过第一出线回路直接向客车内的重要负荷供电；第二出线回路暂停工作。
在客车故障时，双向变流器采用放电模式工作，储能系统变为放电状态，向车内的重要负荷供电。
列车运行人员通过监控系统，合理安排储能系统和光伏发电系统的工作状态，保证客车内的重要负荷两小时不断电。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1—光伏组件，2—逆变器，3—第一出线回路，4—第二出线回路,5—储能电池，6—双向变流器，7—逆变器测控装置，8—变流器测控装置，9—后台监控装置，10—客车负载，11—道班房；图中实线表示直流或交流电走向，虚线表示测控信号走向。
具体实施方式
如图1所示：一种利用光伏发电和储能设备为火车及道班房供电的设施，包括车头与多节车厢组成的客车；还包括设置于每节车厢的光伏发电系统、储能系统与监控系统，还包括设置于车头的后台监控装置9；光伏发电系统包括光伏组件1与逆变器2；光伏组件1采用薄膜组件；光伏组件1设在车厢外面，逆变器2布置在车厢内，光伏组件1与逆变器2相连接，逆变器2布置两个出线回路，第一出线回路3与客车负载10相连接；储能系统包括储能电池5与双向变流器6；储能电池5与双向变流器6相连接，第二出线回路4与双向变流器6连接；监控系统包括逆变器测控装置7与变流器测控装置8，逆变器2通过逆变器测控装置7连接于后台监控装置9，双向变流器6通过变流器测控装置8连接于后台监控装置9。第一出线回路3向客车负荷供电，第二出线回路向储能系统供电。光伏发电系统所需连接电缆沿客车内部敷设；光伏组件将直流电通过逆变器转换为交流电后输送至客车内的负载及储能系统。储能电池5将电能储存起来，通过双向变流器实现储能电池的充电、放电过程；储能电池5为卡装式拆卸式可替换电池，将其从客车上搬运下来与道班房的配电设施连接则可为道班房供电，从而无需为道班房特别设置专用供电线路，有效利用太阳能，减少铁路建设投资。