光伏发电系统在铁路线路中的应用

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1、光伏发电系统在铁路线路中的应用TheApplicationofPhotovoltaicPowerGenerationSysteminRailwayLines工程领域：电气工程作者姓名：杨乐指导教师：陈益广教授企业导师：李力鹏高工天津大学电气自动化与信息工程学院二〇一七年十一月摘要太阳能具有清洁、可再生等特点，目前已越来越广泛的被应用到经济生活的各个领域。随着铁路建设的迅速发展，铁路线路遍布神州大地，光伏建筑一体化系统越来越多的被运用于铁路车站站房建设中。在西部一类地区，土地资源相对丰富，光照资源也很丰富，是运用光伏建筑一体化的理想地域。东部沿海地区的

2、中心城区，往往用电压力紧张，光伏建筑一体化系统应用在城市地理位置重要且占地面积巨大的铁路车站站房之上，可以有效的缓解用电压力。以一般的光伏系统分析方法来研究光伏建筑一体化系统，有助于掌握光伏建筑一体化系统组成。本文首先分析了以光伏电池阵列作为恒定电压源的等效电路；根据不同光照和温度条件，建立数学模型求出光伏电池阵列的I-V、P-V特性曲线。基于MATLAB/Simulink，完成光伏电池组件输出特性仿真，对比三种不同条件下的仿真曲线，得出不同光照和温度条件光伏电池组件的I-V输出特性曲线和P-V输出特性曲线。其次，本文提出500kW光伏并网逆变器的电

3、路拓扑结构，以IGBT为核心元器件的控制器实现信号采集、监测控制、通信和散热等功能，在并网侧集成孤岛检测功能。本文采用周期性的有功电流扰动，观察公共节点电压幅值是否超出阈值的方法，设计孤岛检测的流程图以及仿真结构图，对比传统的孤岛检测方法的电压电流波形图，得出本文提出的孤岛检测方法的结论。然后，针对某铁路车站8.9MW光伏发电项目，提出了设计的总体方案。包括：（1）光伏电池、逆变器和变压器三大主要设备的选型方案；（2）电池阵列摆放的具体方案；（3）并网发电功能机电部分的配置方案及电气设备选型方案。（4）该项目的发电量，并网点的谐波检测和电能质量。最后

4、，总结了该铁路车站8.9MW光伏发电项目，并提出几点光伏建筑一体化研究及应用的未来发展方向。关键词：光伏建筑一体化；并网逆变器；孤岛检测；8.9MW光伏发电项目；IABSTRACTAsacleanandrenewableenergy,solarenergyhasbeenwidelyusedinvariousfieldsofeconomiclife.Withtherapiddevelopmentofrailwayconstruction,railwaylineacrossthevastlandofChina.Inthewesternregion,the

5、landresourcesarerelativelyrich,solarresourcesarealsoveryrich,whichistheidealareatotheBuilding-Integrated-Photovoltaic.Generally,thecitycenterintheeasterncoastalareas,alwayshavetofacetothestressoftheelectrical.TheapplicationofBuilding-Integrated-Photovoltaicsystemoftherailwaysta

6、tionthatnotonlybetheimportantgeographicallocation,butalsohaveahugearea,caneffectivelyalleviatethepressureonelectricity.Building-Integrated-Photovoltaictechnologycannotonlymeetthegeneralloaddemand,butalsocanbeusedasastandbypowersupplyof"oneprimary&onestandby"twoinputpowersupply,

7、whichtherearefollowingadvantages:(1)Savingtheconstructioncostofpowerline.(2)Savingstandbypowersupplyoperatingcosts;(3)Whennormalconditionsintheday-time,itcanalsofeedthepowersystem,sellingexcesselectricity,torecoverthecostofinputs.Inthispaper,theequivalentcircuitofphotovoltaicce

8、llarrayasaconstantvoltagesourceisanalyzedfirstly.Accor