电气化铁路光伏发电技术及其经济性研究
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1、电气化铁路光伏发电技术及其经济性研究当前,我国铁路的快速发展带来了日益严重的能耗问题,而牵引能耗占铁路 系统总能耗的比例最大,因此降低牵引能耗是降低铁路系统能耗的关键。为了实 现铁路系统的节能减排,应用可再生能源成为了一项重要举措,光伏发电因其无 噪音、无污染、易维护的特点成为了良选之一。考虑到铁路系统中的牵引能耗占比最大,将光伏发电通过合理的方式接入电 气化铁路牵引供电系统是改善其用能结构最为有效的手段,同时牵引负荷可以直 接消耗光伏所发电能,有助于缓解当下光伏电能的消纳问题。鉴于目前对于将光 伏发电应用于牵引供电系统的研究较少,本文做了如下几个方面的研究。首先,对牵引供电和光伏发电的基本原
2、理做了介绍,针对电气化铁路牵引负 荷两相取电的特殊性,提出了一种基于单相背靠背逆变器的背靠背光伏发电系统, 建立了其电压电流双闭环控制方法,提出光伏电能利用率来评价牵引负荷对光伏 电能的消纳能力,同时分析了光伏接入对牵引供电系统的功率因数、负序问题的 影响。其次,对背靠背光伏发电系统进行了一系列优化,包括:引入Boost电路的 限功率控制方法来限制光伏阵列的输出功率,以此来抑制背靠背光伏发电系统向 电力系统反送有功功率;改进了背靠背光伏逆变器的控制方法,使其能够向牵引 侧两臂输出不等的光伏功率,从而大幅度提高了光伏电能利用率;通过配置储能 系统来进一步提高背靠背光伏发电系统的光伏电能利用率。最后,基于完全自发自用的发电模式,建立了考虑效率、成本、收益、衰减、 残值等因素的背靠背光伏储能系统的经济性模型,运用净现值法,以投资回收期 和效益成本比为指标,对不同系统、成本、收益参数以及配置方案下背靠背光伏 储能系统的经济性进行了分析,所得结果对投资背靠背光伏储能系统有一定指导意义。
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