面向电气化铁路牵引供电的光伏发电分相电流控制策略.pdfVIP

第46 卷 第19 期 2022 年10 月10 日 Vol.46No.19 Oct.10，2022 DOI：10.7500/AEPS20220106009 面向电气化铁路牵引供电的光伏发电分相电流控制策略 1 1 1 1，2 程 鹏 ，刘文泉 ，陈 冲 ，贾利民 （1. 华北电力大学能源电力创新研究院，北京市 102206； 2. 轨道交通控制与安全国家重点实验室（北京交通大学），北京市 100091） 摘要：充分利用电气化铁路沿线太阳能禀赋，不仅可以为电气化铁路牵引供电提供清洁能源，也可 以促进光伏发电的就近消纳。文中提出一种面向电气化铁路接入的光伏发电分相电流控制策略。 该分相电流控制策略实施于三相静止坐标系，通过对分相电流的调节实现对光伏发电的并网控制； 同时，考虑变流器容量约束，在保证光伏功率全额输出的前提下，充分利用变流器裕量输出负序电 流供给单相牵引负荷，降低电气化铁路并网接入点的电流不平衡度，可在无需相序分离的条件下实 现光伏发电的并网发电与负序补偿的统一控制。最后，基于RTLAB实验平台验证了所提控制策 略的有效性。 关键词：光伏发电；电气化铁路；分相电流；电流限幅；牵引供电；负序电流补偿 0 引言 问题；3）牵引侧两相接入方案［11-12］，光伏发电通过直 流汇集、升压后接入单相背靠背变流器的直流侧，而 中国电气化铁路快速发展，运营里程已超过 5 其双交流端口则跨接于两侧牵引馈线上，通过控制 1×10 km，用能持续增加。2019年全国铁路总耗电 相间功率，可实现光伏功率的动态分配与无功补偿， 量为75.58 TW·h，较2018年增长6.3%，2050年预 ［1］ 此方案需控制多个变流器协同工作，实施烦琐；4）牵 计达169.4 TW·h 。充分利用铁路沿线自然禀赋 引侧三相接入方案［13-14］，利用两相-三相变压器构造 发电，服务电气化铁路，以满足其不断增长的能源需 三相交流低压母线，而后可采用高商用化、技术成熟 求，现已成为铁路电力供给新趋势。 的三相光伏逆变器，无需大容量 DC/DC或单相 光伏发电具有安装灵活、运维便捷、无噪声和污 ［2］ AC/DC变流器。此外，可借鉴多功能逆变器，充分 染等优势 ，同时铁路沿线光资源丰富，据研究测算 ［3］ 利用光伏逆变器裕量补偿由牵引负荷产生的负序电 铁路系统的光伏发电潜力达31 578kW·h 。光伏 流，实现并网发电与负序补偿统一控制，降低高压侧 发电可接入牵引供电系统和非牵引供电系统，其中 三相电流不平衡度，增强系统运行友好性。 牵引供电系统用电量大 ，约占总能耗的 80%~ ［4］ 因此，牵引侧三相接入结构下为实现光伏并网 90% ，将光伏发电接入牵引供电系统可充分利用 ［5］ 发电与负序补偿的统一控制，要求光伏逆变器具备 铁路沿线资源，降低铁路系统的电网用电量 。中 ［6］ ［7］ 正、负序电流目标的