[发明专利]一种基于光伏储能系统的铁路能量路由调控方法

权利要求书

1.一种基于光伏储能系统的铁路能量路由调控方法，其特征在于，运用于基于光伏储能系统的铁路能量路由系统，基于光伏储能系统的铁路能量路由系统连接至牵引网，基于光伏储能系统的铁路能量路由系统包含有多个光伏储能铁路能量路由器子系统，光伏储能铁路能量路由器子系统包含有背靠背变流器和光伏储能系统，包括：

能量管理层，用于全系统综合能量管理；基于实时运行数据，切换可再生能源铁路能量路由系统当前运行模式并将计算得到的各个子系统中背靠背变流器、储能系统的补偿电流和/或功率指令下发给设备控制层；包括步骤：

S110，实时检测基于光伏储能系统的铁路能量路由系统的运行数据：当基于光伏储能系统的铁路能量路由系统投入运行时，实时检测牵引供电系统两条供电臂电压、电流的幅值和相位，得到两供电臂的输出电压U_α和U_β，两供电臂的输出电流I_α和I_β；检测光伏阵列输出电压U_PV和电流I_PV，检测储能装置的荷电状态SOC和劣化程度SOH；

S120，实时处理所述运行数据：根据实时检测的运行数据，计算两供电臂等效负荷功率S_Lα＝U_α·I_α^*＝P_Lα+jQ_Lα和S_Lβ＝U_β·I_β^*＝P_Lβ+jQ_Lβ，计算光伏阵列输出功率P_PV，计算两臂牵引负荷总有功功率P_L＝P_Lα+P_Lβ；

S130，设置约束条件：根据牵引系统负荷功率的大小，设置牵引供电系统消耗三相电网有功功率的峰值P_high和谷值P_low；根据储能装置的参数，设置初始荷电状态SOC₀、荷电状态的最大值SOC_max及最小值SOC_min、n个储能系统总的最大充电功率P_BMC、n个储能系统总的最大放电功率P_BMD；

S140，多模式下控制模式选择：根据负荷总有功功率P_L减去总的光伏输出功率P_PV的差值与消耗三相电网功率的峰谷值P_high、P_low之间的关系，判断系统所处运行工况模式，根据不同工况模式给出储能系统的运行状态及充放电功率；将控制信号下发到各光伏储能铁路能量路由器子系统中的光伏装置、储能装置以及两侧背靠背变流器，实现系统各部分协调控制，完成多模式下的能量交换；

所述多模式下控制模式选择，包括：

若P_L-P_PV≤-P_BMC，进入模式1纯充电模式；所述模式1下，两臂牵引负荷整体呈制动状态，光伏系统产生的电能不再向两臂供电，满足SOC约束条件的储能系统均处于充电状态，回收两臂再生制动能量及无法消纳的光伏电能；

若-P_BMC＜P_L-P_PV≤0，进入模式2混合充电模式；所述模式2下，两臂牵引负荷无法将光伏产生的电能完全消纳，多余的部分由储能系统回收，储能系统一部分处于充电状态，其余部分处于空闲状态；

若0＜P_L-P_PV≤P_low，进入模式3填谷模式；所述模式3下，两臂牵引负荷消纳完光伏产生的能量，消耗电网的能量小于设置的谷值P_low，SOC较大的储能系统处于放电状态，SOC较小的储能系统处于充电状态，整体呈充电状态；

若P_low＜P_L-P_PV≤P_high，进入模式4功率传输模式；所述模式4下，两臂牵引负载消纳完光伏产生的能量，消耗电网的能量处于峰谷值之间，SOC较大的储能系统处于放电状态，SOC较小的储能系统处于充电状态，整体呈充放电功率为0；

若P_high＜P_L-P_PV≤P_high+P_BMD，进入模式5混合放电模式；所述模式5下，两臂牵引负载消纳完光伏产生的能量，消耗电网的能量大于峰值P_high，储能系统一部分处于放电状态，其余部分处于空闲状态；

若P_L-P_PV＞P_high+P_BMD，进入模式6纯放电模式；所述模式6下，两臂牵引负载消纳完光伏产生的能量，消耗电网的能量大于峰值P_high与储能最大放电功率P_BMD之和，满足SOC约束条件的所有储能系统均处于放电状态；

S150，判断是否达到结束条件；若是，结束运行，反之，跳转至步骤S110；

设备控制层，用于各个子系统中背靠背变流器、储能系统和光伏系统的协调控制，控制目标为在实现中间直流母线电压稳定的同时动态跟踪给定的补偿电流和/或功率指令。