[发明专利]铁路轨道运载车辆储能系统

说明书

一种铁路轨道运载车辆储能系统，其变流器(10)的输入连接电网(80)，输出连接牵引电机轨道(20)；牵引电机轨道(20)沿铁路轨道(30)布置；铁路轨道(30)与下游铁路道岔(40)和上游铁路道岔(90)连接；下游铁路道岔(40)与下游车辆停放车站(50)连接；上游铁路道岔(90)与上游车辆停放车站(100)连接；调度控制系统(70)的控制信号与上游铁路道岔(90)和下游铁路道岔(40)连接,并与变流器(10)及电网(80)连接。本发明通过铁路轨道运载车辆将重物运送至海拔较高地段，存储电能；在电网需要时，运载车辆将重物沿坡道下行，牵引电机以发电模式运行，在下坡和制动时将动能转化为电能回馈电网，实现储能系统的释能。

技术领域

本发明涉及电网储能领域，具体涉及一种以铁路轨道运载车辆为载体的电力储能系统。

背景技术

电力储能被视为电网运行过程中除了“发输配用”之外的第五大环节。系统中引入储能环节后，可以更加灵活地实现电网的管理和调度，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷。电力储能不仅可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，还可以促进可再生能源的应用，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。电力储能技术，特别是大规模电力储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。

文献储能发展现状与趋势分析(刘英军，刘畅，王伟等.中外能源.2017,22(4):80-88.)中对目前电网储能的储能方案进行了现状分析和介绍，目前电网大规模电力储能技术主要包括：(1)抽水蓄能，具有储能规模大、技术较为成熟等优点，但缺点是对地形要求较高，且受到水资源条件的限制；(2)压缩空气储能，具有储能规模大，储能密度高等优点，缺点是效率较低，自耗散率较高，且需要大型储气装置；(3)电化学储能，优点是技术较为成熟，但具有成本高、容量较小、寿命较短、具有二次污染等缺点。

中国专利201611174477.7提出了一种基于高坡机车的高坡储能装置，包括机车，高坡轨道和控制器；并对控制器的控制单元提出了一系列的控制优化步骤算法。此专利虽然应用了高坡机车储能，但并没有对装置的结构提出具体的设计方案，并且由于其设计的局限性，无法实现对长距离轨道系统的高效率储能和释放能量，以及对储能、释能的精细调节。

发明内容

本发明的目的是克服上述储能技术的限制，提出一种铁路轨道运载车辆储能系统。

本发明铁路轨道运载车辆储能系统具有受到环境影响较小，不受水资源或地质资源的限制；方案损耗小，在能量存储时损失小，在释能过程中效率也较高；设备寿命长，传统的轨道交通的设计寿命均在几十年，期间维护费用较低；储能容量大等优点。此系统可在新能源规模化接入时提供功率支撑、发挥电力削峰填谷、参与调频调压、发展分布式电网等作用。

本发明铁路轨道运载车辆储能系统包括：变流器、牵引电机轨道、铁路轨道系统、下游铁路道岔区域、下游车辆停放车站、运载车辆、调度控制系统、上游铁路岔道区域和上游车辆停放车站。所述的变流器的输入端连接电网，变流器的输出端连接牵引电机轨道。所述的牵引电机轨道沿铁路轨道布置。所述的铁路轨道与所述的下游铁路道岔和所述的上游铁路道岔连接。所述的下游铁路道岔与所述的下游车辆停放车站连接。所述的上游铁路道岔与所述的上游车辆停放车站连接。所述的调度控制系统位于铁路轨道运载车辆储能系统的任意位置，与上游铁路道岔和下游铁路道岔连接，并分别与变流器及电网连接。

当铁路轨道运载车辆储能系统需要存储能量时，铁路轨道运载车辆储能系统通过调度控制系统向变流器发出控制指令，从电网吸收能量，由牵引电机轨道驱动运载车辆行进，将运载车辆由下游车辆停放车站牵引至上游车辆停放车站，从而增加所储存的运载车辆势能。当铁路轨道运载车辆储能系统需要释放能量时，将运载车辆由上游车辆停放车站牵引至下游车辆停放车站，牵引电机轨道工作于发电机状态，所发出的电能通过变流器回馈电网。

所述的铁路轨道系统中轨道坡道倾斜角可以为大于0到90度之间的数值。在所述铁路轨道的铺设范围内，轨道坡道倾斜角可以变动。