CN101428565B - 利用自然能向电力机车供能的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用自然能向电力机车供能的系统和方法。本发明通过太阳能光伏发电阵列将太阳能转换为电能存储或通过风能发电装置阵列将风能转换为电能存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，同时本系统还与市电电网相连，当白天天气晴好，太阳能光伏发电阵列的发电电量充足时，或风力较大，风能发电装置阵列的发电电量充足时，可将多余电量并入市电电网供其他负载使用，当夜晚或白天为阴雨天气时，或风力较小时，可将市电电网的交流电转换为直流电存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，二者互为补充，因此实现了稳定可靠的利用自然能向电力机车供能，降低了对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解了能源危机，保护了大气环境。

Description

利用自然能向电力机车供能的系统和方法

技术领域

本发明涉及自然能发电应用技术领域，尤其涉及一种利用自然能向电力机车供能的系统和方法。

背景技术

目前中国电气化铁路采用的是工频单相25kV交流制，而市电电网是一个三相交流系统，电压标准也不同，不能直接使用，需要经过变换电压等级和由三相变换成单相才能使用。因此，现有电力机车供能的系统一般是将市电电网的高压三相交流电输送至牵引变电所，牵引变电所再将市电网络输送来的高压三相交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将其输送至接触网，为供电力机车供能。

众所周知，全球能源短缺日益严重。据全球能源报告显示，目前全球石油储量可供使用40年；天然气储量可供使用67年；煤炭则可供使用167年。因此，开发利用新能源是大势所趋。其中，自然能因其具有清洁、无污染和可再生等优点而成为重点研究的方向之一。

而目前还没有稳定可靠的利用太阳能等自然能向电力机车供能的技术方案，以降低对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解能源危机，保护大气环境。

发明内容

本发明提供一种利用自然能向电力机车供能的系统和方法，以实现稳定可靠的利用太阳能、风能等自然能向电力机车供能，降低对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解能源危机，保护大气环境。

为达到上述目的，本发明实施例一方面提供了一种利用自然能向电力机车供能的系统，包括市电电网、第一控制开关、牵引变电所和接触网，所述市电电网与所述第一控制开关连接，所述第一控制开关与所述牵引变电所连接，所述牵引变电所与所述接触网连接，还包括：太阳能光伏发电子系统或风能发电子系统、蓄电池组、控制子系统、DC/AC转换器、升压变压器和第二控制开关；

所述太阳能光伏发电子系统或风能发电子系统分别与所述蓄电池组和所述控制子系统连接，所述蓄电池组与所述控制子系统连接，所述控制子系统分别与所述DC/AC转换器、所述第一控制开关和所述第二控制开关连接，所述DC/AC转换器与所述升压变压器连接，所述升压变压器分别与所述第二控制开关和所述牵引变电所连接，所述第二控制开关与所述市电电网连接。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述太阳能光伏发电子系统用于将太阳辐射的光能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组，具体包括：

太阳能光伏电池阵列，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将太阳辐射的光能转变成直流电；

防反充二极管，与所述太阳能光伏电池阵列和所述蓄电池组连接，用于将所述太阳能光伏电池阵列获取的直流电充入蓄电池组，并防止所述蓄电池组反向向所述太阳能光伏电池阵列充电。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述风能发电子系统用于将风能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组，具体包括：

风能发电装置阵列，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将风能转变成直流电；

稳压装置，与所述风能发电装置阵列和所述蓄电池组连接，用于对所述风能发电装置阵列发出的直流电进行稳压处理，并将处理后的直流电存储在所述蓄电池组。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述控制子系统用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统的工作状态和所述蓄电池组存储的电量，并根据检测结果控制所述蓄电池组或所述市电电网向所述牵引变电所供电，具体包括：

检测器，与所述蓄电池组、所述太阳能光伏电池阵列或所述风能发电装置阵列连接，用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统的工作状态以及所述蓄电池组存储的电量；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器发送第一控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量高于所述阈值时，向第二控制器发送第二控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统或所述风能发电子系统处于非正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量低于所述阈值时，向第三控制器发送第三控制信息；

第一控制器，与所述检测器和所述蓄电池组连接，用于当收到所述检测器发送的第一控制信息时，将所述蓄电池组存储的直流电送至所述DC/AC转换器；

第二控制器，与所述检测器、所述蓄电池组和所述第二控制开关连接，用于当收到所述检测器发送的第二控制信息时，闭合所述第二控制开关，将所述升压变压器产生的高压交流电输送至所述市电电网；

第三控制器，与所述检测器、所述蓄电池组和所述第一控制开关连接，用于当收到所述检测器发送的第三控制信息时，闭合所述第一控制开关，将所述市电电网的高压交流电输送至所述牵引变电所。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述DC/AC转换器，用于将所述蓄电池组存储的直流电转换成交流电，并将所述交流电输送至所述升压变压器；

所述升压变压器，用于将所述DC/AC转换器产生的交流电进行升压，并将升压后获得的高压交流电输送至所述牵引变电所和所述第二控制开关。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的系统，所述牵引变电所，用于将所述升压变压器或所述市电电网输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至所述接触网。

另一方面，本发明实施例还提供了一种利用自然能向电力机车供能的方法，包括以下步骤：

利用自然能转变电能的装置将自然能转变成直流电，并将所述直流电存储在蓄电池组；

检测器检测当前所述自然能转变电能的装置的工作状态以及所述蓄电池组存储的电量；

若当前所述自然能转变电能的装置处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量达到预先设定的阈值，则向第一控制器发送第一控制信息；

若当前所述自然能转变电能的装置处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量高于所述阈值，则向第二控制器发送第二控制信息；

若当前所述自然能转变电能的装置处于非正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量低于所述阈值，则向第三控制器发送第三控制信息；

若所述第一控制器收到所述检测器发送的第一控制信息，则将所述蓄电池组存储的直流电送至所述DC/AC转换器，所述DC/AC转换器将所述直流电转变成交流电，所述升压变压器将所述交流电进行升压处理，并将升压后获得的高压交流电输送至所述牵引变电所和所述第二控制开关，所述牵引变电所将所述升压变压器输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网；

若所述第二控制器收到所述检测器发送的第二控制信息，则闭合所述第二控制开关，将所述升压变压器产生的高压交流电输送至所述市电电网；

若所述第三控制器收到所述检测器发送的第三控制信息，则闭合所述第一控制开关，将所述市电电网的高压交流电输送至所述牵引变电所，所述牵引变电所将所述市电电网输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的方法，所述自然能转变电能的装置包括太阳能光伏发电阵列和防反充二极管，所述利用自然能向电力机车供能的方法，具体包括以下步骤：

利用太阳能光伏发电阵列将太阳能转变成直流电，并经过所述防反充二极管将所述直流电存储在所述蓄电池组；

检测器检测当前所述太阳能光伏发电阵列的工作状态以及所述蓄电池组存储的电量；

若当前所述太阳能光伏发电阵列处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量达到预先设定的阈值，则向第一控制器发送第一控制信息；

若当前所述太阳能光伏发电阵列处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量高于所述阈值，则向第二控制器发送第二控制信息；

若当前所述太阳能光伏发电阵列处于非正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量低于所述阈值，则向第三控制器发送第三控制信息；

若所述第一控制器收到所述检测器发送的第一控制信息，则将所述蓄电池组存储的直流电送至所述DC/AC转换器，所述DC/AC转换器将所述直流电转变成交流电，所述升压变压器将所述交流电进行升压处理，并将升压后获得的高压交流电输送至所述牵引变电所和所述第二控制开关，所述牵引变电所将所述升压变压器输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网；

若所述第二控制器收到所述检测器发送的第二控制信息，则闭合所述第二控制开关，将所述升压变压器产生的高压交流电输送至所述市电电网；

若所述第三控制器收到所述检测器发送的第三控制信息，则闭合所述第一控制开关，将所述市电电网的高压交流电输送至所述牵引变电所，所述牵引变电所将所述市电电网输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网。

本发明实施例的利用自然能向电力机车供能的方法，所述自然能转变电能的装置包括风能发电装置阵列和稳压装置，所述利用自然能向电力机车供能的方法，具体包括以下步骤：

利用风能发电装置阵列将风能转变成直流电，稳压装置将所述直流电行稳压处理，并将处理后的直流电存储在所述蓄电池组；

检测器检测当前所述风能发电装置阵列的工作状态以及所述蓄电池组存储的电量；

若当前所述风能发电装置阵列处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量达到预先设定的阈值，则向第一控制器发送第一控制信息；

若当前所述风能发电装置阵列处于正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量高于所述阈值，则向第二控制器发送第二控制信息；

若当前所述风能发电装置阵列处于非正常工作状态并且所述蓄电池组存储的电量低于所述阈值，则向第三控制器发送第三控制信息；

若所述第一控制器收到所述检测器发送的第一控制信息，则将所述蓄电池组存储的直流电送至所述DC/AC转换器，所述DC/AC转换器将所述直流电转变成交流电，所述升压变压器将所述交流电进行升压处理，并将升压后获得的高压交流电输送至所述牵引变电所和所述第二控制开关，所述牵引变电所将所述升压变压器输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网；

若所述第二控制器收到所述检测器发送的第二控制信息，则闭合所述第二控制开关，将所述升压变压器产生的高压交流电输送至所述市电电网；

若所述第三控制器收到所述检测器发送的第三控制信息，则闭合所述第一控制开关，将所述市电电网的高压交流电输送至所述牵引变电所，所述牵引变电所将所述市电电网输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至接触网。

因此，本发明实施例通过太阳能光伏发电阵列将太阳能转换为电能存储或通过风能发电装置阵列将风能转换为电能存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，同时本系统还与市电电网相连，当白天天气晴好，太阳能光伏发电阵列的发电电量充足时，或风力较大，风能发电装置阵列的发电电量充足时，可将多余电量并入市电电网供其他负载使用，当夜晚或白天为阴雨天气时，或风力较小时，可将市电电网的交流电转换为直流电存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，二者互为补充，因此实现了稳定可靠的利用自然能向电力机车供能，降低了对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解了能源危机，保护了大气环境。

附图说明

图1为本发明实施例的利用太阳能向电力机车供能的系统结构示意图；

图2为本发明实施例的利用风能向电力机车供能的系统结构示意图；

图3为本发明实施例的利用太阳能向电力机车供能的方法流程图；

图4为本发明实施例的利用风能向电力机车供能的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述：

如图1所示，为本发明实施例的利用太阳能向电力机车供能的系统结构示意图。本发明实施例的利用太阳能向电力机车供能的系统包括太阳能光伏发电子系统1、蓄电池组2、控制子系统3、DC/AC转换器4、升压变压器5、第二控制开关6、牵引变电所7、第一控制开关8、市电电网9和接触网10。其中，太阳能光伏发电子系统1通过馈电线分别与蓄电池组2和控制子系统3连接，蓄电池组2通过馈电线与控制子系统3连接，控制子系统3通过馈电线分别与DC/AC转换器4、第一控制开关8和第二控制开关6连接，DC/AC转换器4通过馈电线与升压变压器5连接，升压变压器5通过馈电线分别与第二控制开关6和牵引变电所7连接，第二控制开关6通过馈电线与市电电网9连接，市电电网9通过馈电线与第一控制开关8连接，第一控制开关8通过馈电线与牵引变电所连7接，牵引变电所7通过馈电线与接触网10连接。

上述利用太阳能向电力机车供能的系统中，太阳能光伏发电子系统1用于将太阳辐射的光能转变成直流电，并将直流电存储在蓄电池组2中，该太阳能光伏发电子系统1具体包括太阳能光伏电池阵列101和防反充二极管102。其中，太阳能光伏电池阵列101，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将太阳辐射的光能转变成直流电；防反充二极管102，通过馈电线与太阳能光伏电池阵列101和蓄电池2组连接，用于将太阳能光伏电池阵列101获取的直流电充入蓄电池组2，并防止蓄电池组2反向向太阳能光伏电池阵列101充电。

上述利用太阳能向电力机车供能的系统中，控制子系统3用于检测当前太阳能光伏发电子系统1的工作状态和蓄电池组2存储的电量，并根据检测结果控制蓄电池组2或市电电网9向牵引变电所7供电，该控制子系统3具体包括：检测器31、第一控制器32、第二控制器33和第三控制器34。其中，检测器31通过馈电线与蓄电池组2和太阳能光伏电池阵列101连接，用于检测当前太阳能光伏发电子系统1的工作状态以及蓄电池组2存储的电量。若当前太阳能光伏发电子系统1处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器32发送第一控制信息；若当前太阳能光伏发电子系统1处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量高于该阈值时，向第二控制器33发送第二控制信息；若当前太阳能光伏发电子系统1处于非正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量低于该阈值时，向第三控制器34发送第三控制信息。第一控制器32通过馈电线与检测器31和蓄电池组2连接，用于当收到检测器31发送的第一控制信息时，将蓄电池组2存储的直流电送至DC/AC转换器4；第二控制器33通过馈电线与检测器31、蓄电池组2和第二控制开关6连接，用于当收到检测器31发送的第二控制信息时，闭合第二控制开关6，将升压变压器5产生的高压交流电输送至市电电网9；第三控制器34通过馈电线与检测器31、蓄电池组2和第一控制开关8连接，用于当收到检测器31发送的第三控制信息时，闭合第一控制开关8，将市电电网9的高压交流电输送至牵引变电所7。

上述利用太阳能向电力机车供能的系统中，DC/AC转换器4用于将蓄电池组2存储的直流电转换成交流电，并将交流电输送至升压变压器5；升压变压器5用于将DC/AC转换器4产生的交流电进行升压，并将升压后获得的高压交流电输送至牵引变电所7和第二控制开关6。

上述利用太阳能向电力机车供能的系统中，牵引变电所7用于将升压变压器5或市电电网9输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将适合电力机车使用的电能输送至接触网10，由接触网10直接将该电能供给电力机车。

如图2所示，为本发明实施例的利用风能向电力机车供能的系统结构示意图，本实施例是在上述利用太阳能向电力机车供能的系统中将太阳能光伏发电子系统1替换为风能发电子系统1’，将太阳能光伏电池阵列11替换为风能发电装置阵列11’，将防反充二极管12替换为稳压装置12’，其中，风能发电装置阵列11’，用于将风能转变成直流电；稳压装置12’，用于对风能发电装置阵列11’发出的直流电进行稳压处理，并将处理后的直流电存储在蓄电池组5。就可构成一种利用风能向电力机车供能的系统，可以实现同样的发明目的，在此不再赘述。

本领域技术人员可以理解上述实施例中的装置中的单元可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的单元可以合并为一个单元，也可以进一步拆分成多个子单元。

如图3所示，为本发明实施例的利用太阳能向电力机车供能的方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤S301，利用安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间的太阳能光伏电池阵列101将太阳辐射的光能转变成直流电，并经过防反充二极管102将直流电存储在蓄电池组2。

步骤S302，检测器31检测当前太阳能光伏电池阵列101的工作状态以及蓄电池组2存储的电量，并根据检测结果向控制器发送控制信息。具体包括：若当前太阳能光伏电池阵列101处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器32发送第一控制信息，或者，若当前太阳能光伏电池阵列101处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量高于该阈值时，向第二控制器33发送第二控制信息，或者，若当前太阳能光伏电池阵列101处于非正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量低于该阈值时，向第三控制器34发送第三控制信息。

步骤S303，控制器根据控制信息控制蓄电池组2或市电电网9向牵引变电所7供电。具体包括：当第一控制器32收到检测器31发送的第一控制信息时，将蓄电池组2存储的直流电送至DC/AC转换器4，DC/AC转换器4将直流电转变成交流电，升压变压器5将交流电进行升压处理，并将升压后获得的高压交流电输送至牵引变电所7和第二控制开关7，和/或，当第二控制器33收到检测器31发送的第二控制信息时，闭合第二控制开关6，将升压变压器6产生的高压交流电输送至市电电网9，和/或，当第三控制器34收到检测器31发送的第三控制信息时，闭合第一控制开关8，将市电电网9的高压交流电输送至牵引变电所7。

步骤S304，牵引变电所7将升压变压器6或市电电网9输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将适合电力机车使用的电能输送至接触网10。由接触网10直接将该电能供给电力机车。

如图4所示，为本发明实施例的利用风能向电力机车供能的方法流程图，具体包括以下步骤：

步骤S401，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间的风能发电装置阵列101’将风能转变成直流电，稳压装置102’对该直流电进行稳压处理，并将处理后的直流电存储在蓄电池组2。

步骤S402，检测器31检测当前风能发电装置阵列101’的工作状态以及蓄电池组2存储的电量，并根据检测结果向控制器发送控制信息。具体包括：若当前风能发电装置阵列101’处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器32发送第一控制信息，或者，若当前风能发电装置阵列101’处于正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量高于该阈值时，向第二控制器33发送第二控制信息，或者，若当前风能发电装置阵列101’处于非正常工作状态并且蓄电池组2存储的电量低于该阈值时，向第三控制器34发送第三控制信息。

步骤S403，控制器根据控制信息控制蓄电池组2或市电电网9向牵引变电所7供电。具体包括：当第一控制器32收到检测器31发送的第一控制信息时，将蓄电池组2存储的直流电送至DC/AC转换器4，DC/AC转换器4将直流电转变成交流电，升压变压器5将交流电进行升压处理，并将升压后获得的高压交流电输送至牵引变电所7和第二控制开关7，和/或，当第二控制器33收到检测器31发送的第二控制信息时，闭合第二控制开关6，将升压变压器6产生的高压交流电输送至市电电网9，和/或，当第三控制器34收到检测器31发送的第三控制信息时，闭合第一控制开关8，将市电电网9的高压交流电输送至牵引变电所7。

步骤S404，牵引变电所7将升压变压器6或市电电网9输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将适合电力机车使用的电能输送至接触网10。由接触网10直接将该电能供给电力机车。

本发明实施例通过太阳能光伏发电阵列将太阳能转换为电能存储或通过风能发电装置阵列将风能转换为电能存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，同时本系统还与市电电网相连，当白天天气晴好，太阳能光伏发电阵列的发电电量充足时，或风力较大，风能发电装置阵列的发电电量充足时，可将多余电量并入市电电网供其他负载使用，当夜晚或白天为阴雨天气时，或风力较小时，可将市电电网的交流电转换为直流电存储，供加能站为电力机车蓄电池充电使用，二者互为补充，因此实现了稳定可靠的利用自然能向电力机车供能，降低了对石油、煤炭等不可再生能源的依赖，缓解了能源危机，保护了大气环境。

本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的单元或流程并不一定是实施本发明所必需的。权利要求的内容记载的方案也是本发明实施例的保护范围。

以上的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (6)

1.一种利用自然能向电力机车供能的系统，包括市电电网、第一控制开关(8、8’)、牵引变电所(7、7’)和接触网(10、10’)，所述市电电网(9、9’)与所述第一控制开关(8、8’)连接，所述第一控制开关(8、8’)与所述牵引变电所(7、7’)连接，所述牵引变电所(7、7’)与所述接触网(10、10’)连接，其特征在于，还包括：太阳能光伏发电子系统(1)或风能发电子系统(1’)、蓄电池组(2、2’)、控制子系统(3、3’)、DC/AC转换器(4、4’)、升压变压器(5、5’)和第二控制开关(6、6’)；

所述太阳能光伏发电子系统(1)或风能发电子系统(1’)分别与所述蓄电池组(2、2’)和所述控制子系统(3、3’)连接，所述蓄电池组(2、2’)与所述控制子系统(3、3’)连接，所述控制子系统(3、3’)分别与所述DC/AC转换器(4、4’)、所述第一控制开关(8、8’)和所述第二控制开关(6、6’)连接，所述DC/AC转换器(4、4’)与所述升压变压器(5、5’)连接，所述升压变压器(5、5’)分别与所述第二控制开关(6、6’)和所述牵引变电所(7、7’)连接，所述第二控制开关(6、6’)与所述市电电网(9、9’)连接。

2.根据权利要求1所述的利用自然能向电力机车供能的系统，其特征在于，所述太阳能光伏发电子系统(1)用于将太阳辐射的光能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组(2)，具体包括：

太阳能光伏电池阵列(101)，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间，用于将太阳辐射的光能转变成直流电；

防反充二极管(102)，与所述太阳能光伏电池阵列(101)和所述蓄电池组(2)连接，用于将所述太阳能光伏电池阵列(101)获取的直流电充入蓄电池组(2)，并防止所述蓄电池组(2)反向向所述太阳能光伏电池阵列(101)充电。

3.根据权利要求1所述的利用自然能向电力机车供能的系统，其特征在于，所述风能发电子系统(1’)用于将风能转变成直流电，并将所述直流电存储在所述蓄电池组(2’)，具体包括：

风能发电装置阵列(101’)，安装于铁路两侧的路基、栅栏、绿化带、农田、建筑物上以及铁轨之间；

稳压装置(102’)，与所述风能发电装置阵列(101’)和所述蓄电池组(2’)连接，用于对所述风能发电装置阵列(101’)发出的直流电进行稳压处理，并将处理后的直流电存储在所述 蓄电池组(2’)。

4.根据权利要求2或3所述的利用自然能向电力机车供能的系统，其特征在于，所述控制子系统(3、3’)用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统(1)或所述风能发电子系统(1’)的工作状态和所述蓄电池组(2、2’)存储的电量，并根据检测结果控制所述蓄电池组(2、2’)或所述市电电网(9、9’)向所述牵引变电所(7、7’)供电，具体包括：

检测器(31、31’)，与所述蓄电池组(2、2’)、所述太阳能光伏电池阵列(101)或所述风能发电装置阵列(101’)连接，用于检测当前所述太阳能光伏发电子系统(1)或所述风能发电子系统(1’)的工作状态以及所述蓄电池组(2、2’)存储的电量；若当前所述太阳能光伏发电子系统(1)或所述风能发电子系统(1’)处于正常工作状态并且所述蓄电池组(2、2’)存储的电量达到预先设定的阈值时，向第一控制器(32、32’)发送第一控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统(1)或所述风能发电子系统(1’)处于正常工作状态并且所述蓄电池组(2、2’)存储的电量高于所述阈值时，向第二控制器(33、33’)发送第二控制信息；若当前所述太阳能光伏发电子系统(1)或所述风能发电子系统(1’)处于非正常工作状态并且所述蓄电池组(2、2’)存储的电量低于所述阈值时，向第三控制器(34、34’)发送第三控制信息；

第一控制器(32、32’)，与所述检测器(31、31’)和所述蓄电池组(2、2’)连接，用于当收到所述检测器(31、31’)发送的第一控制信息时，将所述蓄电池组(2、2’)存储的直流电送至所述DC/AC转换器(4、4’)；

第二控制器(33、33’)，与所述检测器(31、31’)、所述蓄电池组(2、2’)和所述第二控制开关(6、6’)连接，用于当收到所述检测器(31、31’)发送的第二控制信息时，闭合所述第二控制开关(6、6’)，将所述升压变压器(5、5’)产生的高压交流电输送至所述市电电网(9、9’)；

第三控制器(34、34’)，与所述检测器(31、31’)、所述蓄电池组(2、2’)和所述第一控制开关(8、8’)连接，用于当收到所述检测器(31、31’)发送的第三控制信息时，闭合所述第一控制开关(8、8’)，将所述市电电网(9、9’)的高压交流电输送至所述牵引变电所(7、7’)。

5.根据权利要求4所述的利用自然能向电力机车供能的系统，其特征在于，所述DC/AC转换器(4、4’)，用于将所述蓄电池组(2、2’)存储的直流电转换成交流电，并将所述交流电输送至所述升压变压器(5、5’)；

所述升压变压器(5、5’)，用于将所述DC/AC转换器(4、4’)产生的交流电进行升压， 并将升压后获得的高压交流电输送至所述牵引变电所(7、7’)和所述第二控制开关(6、6’)。

6.根据权利要求5所述的利用自然能向电力机车供能的系统，其特征在于，所述牵引变电所(7、7’)，用于将所述升压变压器(5、5’)或所述市电电网(9、9’)输送的高压交流电变换成适合电力机车使用的电能，并将所述适合电力机车使用的电能输送至所述接触网(10、10’)。 

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