[实用新型]基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统

说明书

本申请公开了一种基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统，包括电源单元、混合储能单元与牵引网单元；所述混合储能单元包括容量型储能设备和功率型储能设备，其中，所述容量型储能设备包括液流电池，所述液流电池采用双联结构，将直流转换为交流；所述功率型储能设备采用锂电池、超级电容器，所述电源单元为混合储能单元充电，混合储能单元通过单相/三相交流母线为牵引网单元供电。采用混合储能单元汇聚风、光等多种清洁电能，实现了电网与牵引网的松耦合，实现了弱网甚至无网地区电气化铁路牵引供电系统的经济建设与清洁供电，解决了现有牵引供电系统附带给电网和电气化铁路牵引网的诸多不利影响，引领了我国铁路绿色发展。

技术领域

本实用新型涉及一种基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统，属于铁路网领域。

背景技术

电气化铁路交通是实现我国区域经济一体化、跨区域经济发展的协同化、解决不同地区社会经济发展不平衡性的重要支撑。但现有电网与牵引供电系统耦合紧密，相互影响大，存在诸多问题，具体如下：

(一)现有牵引供电系统给电网侧带来的不利影响

(1)现有电气化铁路牵引网和电网架构下，无法利用高压电网以外的其他类型电源电能。

(2)牵引网沿线配置的众多电分相设备投资巨大，运维成本高。

(3)建设电气化铁路高压电网配套设施繁杂、工程投资大、建设周期长、土地占用多、生态影响严重。

(4)电力机车为大功率、不对称、脉冲式的单相负荷，不仅严重影响220kV/110kV高压电网的电能质量(负序、谐波、功率因素)，而且增加电网调峰压力。

(二)现有牵引供电系统给铁路侧带来的不利影响

(1)牵引供电系统过渡依赖网架坚强高压电网，导致电网薄弱地区(如川藏、青藏等地区)电气化铁路建设难度大、代价高，严重影响我国铁路电气化技术的推广。

(2)现有电铁牵引系统运行的可靠性、连续性与安全性完全取决于电网系统，一旦电网发生故障，会给电气化铁路运营带来重大负面影响。

有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统，本案由此产生。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统，采用混合储能单元汇聚风、光等多种清洁电能，实现了电网与牵引网的松耦合，实现了弱网甚至无网地区电气化铁路牵引供电系统的经济建设与清洁供电，解决了现有牵引供电系统附带给电网和电气化铁路牵引网的诸多不利影响。

为了实现上述目的，本实用新型的解决方案是：

基于混合储能的电气化铁路牵引供电系统，包括电源单元、混合储能单元与牵引网单元；所述混合储能单元包括容量型储能设备和功率型储能设备，其中，所述容量型储能设备包括液流电池，所述液流电池采用双联结构，将直流转换为交流；所述功率型储能设备采用锂电池、超级电容器，所述电源单元为混合储能单元充电，混合储能单元通过单相/三相交流母线为牵引网单元供电。

作为优选，所述液流电池采用双联结构，具体为：每一标准化液流电池对应设有一台双向DC-DC变流器，每两台双向DC-DC变流器与一台DC/AC变流器(PCS)相连，每台DC/AC变流器的低压侧通过分裂牵引变压器低压绕组实现与27.5kV单相/三相交流母线能量的交换。

作为优选，所述锂电池、超级电容与DC/AC变流器(PCS)相连，每台DC/AC变流器的低压侧通过分裂牵引变压器低压绕组实现与27.5kV单相/三相交流母线能量的交换。

作为优选，所述电源单元至少包括分散式风电机组、分布式光伏组中的一种；所述风散式风电机组、分布式光伏组组成直流微网或交流微网协同为混合储能单元充电。