[发明专利]优化的城市轨道列车能源互联系统

说明书

本发明涉及一种优化的城市轨道列车能源互联系统，涉及城市轨道交通供电技术领域，用于解决现有技术中存在的无法准确区分再生制动能量潮流分配情况的技术问题。本发明的优化的城市轨道列车能源互联系统，包括连通直流母线以及多端口潮流可控能量路由器，由于多端口潮流可控能量路由器可以综合控制并联在连通直流母线上的源‑荷，因此多端口潮流可控能量路由器能够准确区分再生制动能量潮流分配情况，从而形成完善的制动能量利用评估体系。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通供电系统技术领域，特别地涉及一种优化的城市轨道列车能源互联系统。

背景技术

目前城市轨道列车(例如地铁)的能馈装置都是将列车的制动能量回馈到35kV中压交流母线或400V低压交流母线，上述方式主要存在以下问题：

由于城市轨道交通采用直流牵引供电方式，因此列车的能馈装置依据直流牵引网电压阈值启动。因此存在线路临近列车间再生制动能量还未充分循环时，能馈装置就被触发，此时制动能量被强行回馈到交流电网的情况；更有甚者，再生制动能量在相邻能馈系统和多脉波整流系统间循环，迫使将要的启动机车非但不能吸收制动能量反而要从电网吸收能量，造成牵引系统额外的电能消耗；另外，再生制动能量回馈到交流电网后，潮流不受控，可能通过多脉动整流传送给启动机车利用，也可能被辅助网络负荷消耗，因此难以评估能馈系统的节能情况。

此外，现有的能馈系统大多通过工频变压器接入交流网，工频变压器存在空载损耗，且体积庞大，同时能量在交流网中传递时会有额外的无功消耗。

从另一方面来说，城市轨道交通虽然是一种较为绿色的出行方式，但当前其消耗的电能多为煤电。随着国家环保力度的加强，地铁作为城市用电大户，必将增加其绿色电能占比。因此，当前有人提出了绿色车站概念，利用车站或车辆段屋顶铺设太阳能电池板进行光伏发电。目前光伏发电利用主要有自发自用和余电上网两种方式。但考虑光伏补贴退坡政策，以及光伏发电成本的降低，自发自用成为光伏发电利用的主要形式。随着光伏电厂规模扩增，辅助系统难以消纳所有的光伏电能，可以将光伏电能并入牵引电网。通过合理的容量配置和选址，可以一定程度上减小牵引供电系统变压器的设计(过载)容量。

光伏并入牵引电网有两种方式：

1.光伏阵列经过DC-DC和DC-AC变换环节，通过工频变压器并入35kV中压网络；

2.光伏阵列经过DC-DC升压变换，并入1500V直流牵引网。

接入方式1在长距离传输能量情况下传输效率高，但需要并网逆变器和并网工频变压器。光伏电能需要经由多个变换环节(并网逆变器、并网变压器、移相变压器、多脉波整流器)才能被机车利用。因此系统转换效率降低较多。

接入方式2只需要DC-DC升压变换，省去了很多中间变换环节。但在同样光伏发电量情况下，该方式在线路上的传输损耗会比接入方式1的大。

因此现有的两种光伏并入牵引电网的方式存在转换效率降低以及传送损耗较大的缺陷。

另外，当前城市轨道交通系统负荷较为稳定，缺少可调负荷，难以实现地铁系统能源的优化调度。

发明内容

本发明提供一种优化的城市轨道列车能源互联系统，用于解决现有技术中存在的无法准确区分再生制动能量潮流分配情况的技术问题。

本发明提供一种优化的城市轨道列车能源互联系统，包括连通直流母线以及多端口潮流可控能量路由器，所述多端口潮流可控能量路由器分别与所述连通直流母线以及牵引直流母线相连，用于定向传送所述牵引直流母线上的再生制动能量。

在一个实施方式中，所述多端口潮流可控能量路由器的数量为一个或多个，其中，多个所述多端口潮流可控能量路由器之间相互通信。

在一个实施方式中，所述多端口潮流可控能量路由器包括无功率补偿装置、有源滤波器和再生制动能量回馈装置。