一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)涉及一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，其技術(shù)特點(diǎn)是：包括太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、電能控制裝置，太陽(yáng)能發(fā)電模塊分別與安裝在鐵路防護(hù)欄側(cè)面、鐵路邊坡及鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板相連接，風(fēng)力發(fā)電模塊分別與安裝在鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)及安裝在列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組相連接，壓電模塊與安裝在鐵軌和軌枕之間的壓電晶體相連接，電能控制裝置分別與太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、用電負(fù)載及電網(wǎng)相連接實(shí)現(xiàn)為用電負(fù)載供電以及并網(wǎng)、補(bǔ)償功能。本發(fā)明專利技術(shù)充能夠?yàn)殍F路牽引運(yùn)輸提供太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源，減少使用傳統(tǒng)煤電帶來(lái)的污染，同時(shí)提高了土地利用效率。

Railway space integral power generation system utilizing scenery grid connection and piezoelectric technology

The invention relates to a whole generation system using wind power and piezoelectric technology of railway space, which is characterized in that the solar power module, including wind power generation module, piezoelectric module, power control device, solar power module is respectively connected with the solar panels installed on the rail fence, railway tracks and side slope the middle of the wind power generation module is connected with the small wind generator is installed on the top of the rail fence and installation connected in wind turbine train protection bar, a piezoelectric module and a piezoelectric crystal is installed between the rail and the sleeper is connected with the electric control device is respectively connected with the solar power generation module, wind power module, piezoelectric module the electricity load and power grid connected to load power supply and electricity grid and compensation function. The invention can provide clean energy such as solar energy and wind energy for the railway traction transportation, reduce the pollution caused by the traditional coal electricity, and improve the land use efficiency.

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)
本專利技術(shù)屬于發(fā)電
，尤其是一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)。
技術(shù)介紹
電氣化的鐵路運(yùn)輸方式得到不斷的發(fā)展和普及。但目前我國(guó)電能仍以煤電為主，煤電不僅面臨煤炭資源緊缺的現(xiàn)狀，也會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中造成空氣污染，在鐵路運(yùn)輸中利用清潔的可再生能源，已經(jīng)變得十分必要。關(guān)于風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源產(chǎn)業(yè)的用地，我國(guó)提出鼓勵(lì)不占?jí)和恋亍⒉桓淖兺恋匦螒B(tài)的開發(fā)模式。充分利用鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及其沿線的土地和空間進(jìn)行清潔能源開發(fā)，不僅能提高土地資源的利用效率，還能實(shí)現(xiàn)清潔能源的就地開發(fā)就地利用，避免遠(yuǎn)距離運(yùn)輸產(chǎn)生的損耗。太陽(yáng)能、風(fēng)能、壓電等技術(shù)與單一的基礎(chǔ)設(shè)施相結(jié)合的相關(guān)專利技術(shù)和專利技術(shù)已出現(xiàn)，例如鐵路照明中的可再生能源利用，但是利用多種鐵路基礎(chǔ)設(shè)施和附屬空間，運(yùn)用多種清潔能源開發(fā)技術(shù)，并將其有機(jī)整合的整體化發(fā)電系統(tǒng)的研究尚處于空白。專利文獻(xiàn)CN201410119277.6(利用壓電技術(shù)在軌道交通上產(chǎn)生再生能源的方法)將傳統(tǒng)的壓電技術(shù)與到軌道交通相結(jié)合，但是單一的發(fā)電技術(shù)很難滿足對(duì)牽引鐵路的用電量，并且針對(duì)鐵路運(yùn)輸?shù)碾娔軆?chǔ)存和互補(bǔ)方式?jīng)]有進(jìn)行考慮和探討。鐵路列車經(jīng)過(guò)時(shí)由于速度快，帶動(dòng)空氣摩擦，會(huì)產(chǎn)生空氣渦流，利用鐵路空氣渦流發(fā)電的相關(guān)專利技術(shù)還處于空白階段。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，解決化電氣化鐵路運(yùn)輸中可再生能源的綜合利用問(wèn)題。本專利技術(shù)解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，包括太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、電能控制裝置，所述太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄側(cè)面的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵路邊坡上的的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板相連接，太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述風(fēng)力發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)、安裝在列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組相連接，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述壓電模塊輸入端與安裝在鐵軌和軌枕之間的壓電晶體相連接，壓電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述電能控制裝置與用電負(fù)載及電網(wǎng)相連接實(shí)現(xiàn)為用電負(fù)載供電以及并網(wǎng)、補(bǔ)償功能。所述太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊分別通過(guò)各自的整流濾波電路、升壓電路連接到直流母線上，連接在直流母線上的逆變器通過(guò)濾波電路連接到電能控制裝置上。本專利技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和有益結(jié)果是：1、本專利技術(shù)充分利用太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)能發(fā)電、壓電技術(shù)并基于鐵路基礎(chǔ)設(shè)施及其附屬空間(鐵路邊坡、鐵軌、雙軌道中間區(qū)域、鐵路防護(hù)欄等)設(shè)計(jì)構(gòu)成，為鐵路牽引運(yùn)輸提供太陽(yáng)能、風(fēng)能等清潔能源，減少使用傳統(tǒng)煤電帶來(lái)的污染；同時(shí)，本專利技術(shù)充分開發(fā)鐵路基礎(chǔ)設(shè)施和沿線空間，不侵占多余土地，避免大規(guī)模清潔能源開發(fā)占用大面積土地的弊端，提高了土地利用效率。2、本專利技術(shù)實(shí)現(xiàn)多種清潔能源互補(bǔ)，也可與電網(wǎng)互補(bǔ)，產(chǎn)能不足時(shí)及時(shí)提供補(bǔ)給，不僅可以滿足鐵路基礎(chǔ)設(shè)施用電，多余電能可用于牽引列車用電，也可供沿線村鎮(zhèn)居民使用。3、本專利技術(shù)利用鐵路機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)帶來(lái)的空氣渦流，只需填制簡(jiǎn)單的風(fēng)力發(fā)電設(shè)備就可進(jìn)行發(fā)電。4、本專利技術(shù)利用鐵路防護(hù)欄安裝能源開發(fā)裝置，既起到防護(hù)目的，也能節(jié)約空間、產(chǎn)生電能。附圖說(shuō)明圖1為本專利技術(shù)的系統(tǒng)連接示意圖；圖2為本專利技術(shù)的設(shè)備安裝位置示意圖(立體圖)；圖3為本專利技術(shù)的設(shè)備安裝位置示意圖(側(cè)視圖)；圖4為鐵路防護(hù)欄上的太陽(yáng)能電池板、小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)安裝位置圖；圖5為列車防護(hù)欄上的的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組安裝位置圖；圖6為本專利技術(shù)的整體電路圖；圖中：1-鐵路防護(hù)欄側(cè)面的太陽(yáng)能電池板，2-鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)，3-鐵路邊坡的太陽(yáng)能電池板，4-鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板，5-列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組，6-鐵軌和軌枕之間的壓電晶體。具體實(shí)施方式以下結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)實(shí)施例作進(jìn)一步詳述：一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，如圖1所示，包括太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、電能控制裝置，所述太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄側(cè)面的太陽(yáng)能電池板1、安裝在鐵路邊坡上的的太陽(yáng)能電池板3、安裝在鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板4相連接，太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述風(fēng)力發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)2、安裝在列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組5相連接，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述壓電模塊輸入端與鐵軌和軌枕之間的壓電晶體相連接，壓電模塊輸出端連接電能控制裝置。所述電能控制裝置與用電負(fù)載及電網(wǎng)相連接，電能控制裝置對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊輸入的電能進(jìn)行處理后為用電負(fù)載供電，同時(shí)與電網(wǎng)相連接實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)及補(bǔ)償功能。用電負(fù)載包括鐵路基礎(chǔ)設(shè)施用電、鐵路牽引用電、附近村鎮(zhèn)用電等。本專利技術(shù)建立鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，可以充分利用其附屬設(shè)施空間為鐵路基礎(chǔ)設(shè)施和牽引提供電能，針對(duì)不同的鐵路基礎(chǔ)設(shè)施空間采取了不同的技術(shù)，下面分別進(jìn)行說(shuō)明：本專利技術(shù)利用鐵路防護(hù)欄的支撐結(jié)構(gòu)安裝太陽(yáng)能電池板(如圖2、圖3、圖4所示)，進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電。由于鐵軌兩側(cè)因?yàn)楦咚傩旭偟牧熊嚺c空氣進(jìn)行摩擦，產(chǎn)生很大風(fēng)能，在鐵路防護(hù)欄的支撐架構(gòu)頂端安裝小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)(如圖2、圖3、圖4所示)，利用鐵路列車帶動(dòng)的空氣渦流帶動(dòng)風(fēng)力發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)從而發(fā)電。在兩列行駛的火車之間也會(huì)產(chǎn)生空氣渦流，在列車防護(hù)欄上安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)組(如圖2、圖5所示)，進(jìn)行風(fēng)能發(fā)電。由于鐵路軌道通常由兩條平行的鋼軌組成，需要承受鐵路列車和所載的貨物和旅客的重量，對(duì)鐵軌造成巨大的機(jī)械壓力，本專利技術(shù)利用壓電技術(shù)，將這種機(jī)械壓力轉(zhuǎn)換成電能，即：將壓電晶體安裝在鐵路鋼軌和軌枕接觸處(如圖2、圖3所示)，當(dāng)鐵路列車經(jīng)過(guò)，對(duì)鐵軌和軌枕產(chǎn)生巨大壓力時(shí)，晶體內(nèi)部就會(huì)強(qiáng)大的脈沖高壓電，收集這種電荷就能產(chǎn)生巨大的電能。由于鐵路的兩條軌道中間和兩側(cè)的鐵路護(hù)坡用地往往被閑置，尤其用地較為零散不集中的特征，本專利技術(shù)則將這些零散的用地與分布式光伏發(fā)電相結(jié)合，在鐵軌中間和兩側(cè)鐵路護(hù)坡處土地上連續(xù)平鋪太陽(yáng)能電池組件(如圖2、圖3所示)，進(jìn)行發(fā)電。本專利技術(shù)利用風(fēng)能、太陽(yáng)能和壓電模塊所產(chǎn)生的電能的輸出端借助埋設(shè)的電線連接至逆變器，通過(guò)設(shè)置在鐵路兩側(cè)的用電控制裝置調(diào)節(jié)產(chǎn)電和用電，三個(gè)用電模塊也可以互相補(bǔ)充，產(chǎn)電充足時(shí)可滿足鐵路負(fù)載或并網(wǎng)供附近居民使用，電量不足時(shí)利用電網(wǎng)電力。本專利技術(shù)的具體電路，如圖6所示，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端通過(guò)整流濾波電路、升壓電路連接到直流母線上，太陽(yáng)能發(fā)電模塊通過(guò)濾波整流電路及升壓電路連接到直流母線上，壓電模塊通過(guò)整流濾波電路及升壓電路連接到直流母線上，連接到直流母線上的逆變器對(duì)上述發(fā)電模塊產(chǎn)生直流電轉(zhuǎn)換成交流電源并經(jīng)濾波處理輸出到電能控制裝置上，電能控制裝置對(duì)上述發(fā)電模塊產(chǎn)生的電能、電網(wǎng)、用電負(fù)載進(jìn)行綜合控制，為用電負(fù)載供電。需要強(qiáng)調(diào)的是，本專利技術(shù)所述的實(shí)施例是說(shuō)明性的，而不是限定性的，因此本專利技術(shù)包括并不限于具體實(shí)施方式中所述的實(shí)施例，凡是由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本專利技術(shù)的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本專利技術(shù)保護(hù)的范圍。本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、電能控制裝置，所述太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄側(cè)面的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵路邊坡上的的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板相連接，太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述風(fēng)力發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)、安裝在列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組相連接，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述壓電模塊輸入端與安裝在鐵軌和軌枕之間的壓電晶體相連接，壓電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述電能控制裝置與用電負(fù)載及電網(wǎng)相連接實(shí)現(xiàn)為用電負(fù)載供電以及并網(wǎng)、補(bǔ)償功能。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種利用風(fēng)光并網(wǎng)及壓電技術(shù)的鐵路空間整體發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：包括太陽(yáng)能發(fā)電模塊、風(fēng)力發(fā)電模塊、壓電模塊、電能控制裝置，所述太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄側(cè)面的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵路邊坡上的的太陽(yáng)能電池板、安裝在鐵軌中間的太陽(yáng)能電池板相連接，太陽(yáng)能發(fā)電模塊輸出端連接電能控制裝置；所述風(fēng)力發(fā)電模塊輸入端分別與安裝在鐵路防護(hù)欄頂端的小型風(fēng)能發(fā)電機(jī)、安裝在列車防護(hù)欄的風(fēng)能發(fā)電機(jī)組相連接，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端連...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：韓丹，張玉坤，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：天津大學(xué)，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津,12