本實(shí)用新型屬于發(fā)電技術(shù)領(lǐng)域，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)。

背景技術(shù)：

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)實(shí)用新型和實(shí)用新型已出現(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)實(shí)用新型還處于空白階段。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于克服現(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題。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題是采取以下技術(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濾波電路連接到電能控制裝置上。

本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)和有益結(jié)果是：

1、本實(shí)用新型充分利用太陽(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)煤電帶來的污染；同時(shí)，本實(shí)用新型充分開發(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、本實(shí)用新型實(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、本實(shí)用新型利用鐵路機(jī)車高速運(yùn)行時(shí)帶來的空氣渦流，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、本實(shí)用新型利用鐵路防護(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。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的系統(tǒng)連接示意圖；

圖2為本實(shí)用新型的設(shè)備安裝位置示意圖(立體圖)；

圖3為本實(shí)用新型的設(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為本實(shí)用新型的整體電路圖；

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)本實(shí)用新型實(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。

本實(shí)用新型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)行說明：

本實(shí)用新型利用鐵路防護(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，本實(shí)用新型利用壓電技術(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，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，本實(shí)用新型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。

本實(shí)用新型利用風(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。本實(shí)用新型的具體電路，如圖6所示，風(fēng)力發(fā)電模塊輸出端通過整流濾波電路、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，本實(shí)用新型所述的實(shí)施例是說明性的，而不是限定性的，因此本實(shí)用新型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)本實(shí)用新型的技術(shù)方案得出的其他實(shí)施方式，同樣屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。