[发明专利]一种电气化铁路三相光伏储能系统的控制方法

说明书

本发明公开一种电气化铁路三相光伏储能系统的控制方法，通过实时检测牵引供电系统与光伏发电系统的运行状态，动态分配储能系统的充放电功率，对光伏电能进行“削峰填谷”，实现了光伏电能的“自发自用”；极端情况下对光伏系统进行弃光限电，避免光伏接入后牵引供电系统向电力系统反送功率，从而使光伏的接入不影响牵引供电系统本身的安全稳定运行。本发明可显著提高对光伏电能的消纳能力，同时可避免牵引供电系统向电力系统反送功率，从根本上解决了无储能光伏发电系统三相接入牵引供电系统时可能出现的三相潮流不同向问题。

技术领域

本发明属于牵引供电系统技术领域，特别是涉及一种电气化铁路三相光伏储能系统的控制方法。

背景技术

铁路和光伏发电是我国目前正在大力发展的两大领域。截至2015年底，我国铁路营业里程达到了12.1万公里，根据国家发改委印发的《中长期铁路网规划》，我国的铁路网将在2020年达到15万公里，覆盖80％以上的大城市，2025年铁路网规模达到17.5万公里。根据2007年我国制定的《可再生能源中长期发展规划》，到2020年我国的太阳能发电总容量将达到180万kWp，而随着今年来光伏发电技术的快速发展，这一数字有望达到10万MWp。

铁路和光伏的快速发展，为将光伏应用于铁路领域提供了契机，不仅有利于提高我国消耗能源中新能源的占比，同时有助于铁路领域的节能减排和可再生能源利用，具有良好的经济价值和社会价值。

现有研究对光伏发电接入电气化铁路牵引供电系统的接入形式进行了初步探索，其中光伏发电三相接入的方式因三相光伏逆变器、三相储能变流器的高适应性、大容量而具有一定的优势。但光伏发电三相接入后，会对牵引供电系统产生一定的负面影响：牵引负荷是一种不对称性较强的负荷，而三相光伏逆变器的输出电流三相对称，这就容易引起运行过程中电力系统与牵引供电系统的连接点处三相潮流不同向的问题，对电能计量、电力系统调度造成了困难，甚至危害电力系统的安全稳定运行。

发明内容

为了解决上述问题，提高光伏发电接入牵引供电系统的适应性，本发明提出了一种电气化铁路三相光伏储能系统的控制方法，通过实时检测牵引供电系统与光伏发电系统的运行状态，动态分配储能系统的充放电功率，对光伏电能进行“削峰填谷”，实现了光伏电能的“自发自用”；极端情况下对光伏系统进行弃光限电，避免光伏接入后牵引供电系统向电力系统反送功率，从而使光伏的接入不影响牵引供电系统本身的安全稳定运行。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种电气化铁路三相光伏储能系统的控制方法，通过实时检测牵引供电系统、光伏发电系统和储能系统的运行状态，从而控制储能系统的充放电功率以及光伏发电系统的运行状态，包括步骤：

S100，实时检测牵引供电系统两条供电臂的电压和电流的幅值及相位，得到两条供电臂的电压相量U_α和U_β，以及得到两条供电臂的电流相量I_α和I_β；实时检测牵引供电系统高压侧三相电压的幅值和相位，得到高压侧的三相电压相量U_p、U_q和U_r；实时检测光伏发电系统的输出功率P_PV；以及实时检测储能系统的荷电状态SOC；

S200，利用两条供电臂的电压相量U_α和U_β与电流相量I_α和I_β，计算牵引负荷的实时用电功率，即有功功率P_α和P_β以及无功功率Q_α和Q_β；