基于混合粒子群算法的城軌交通超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理和容量配置優(yōu)化研究.pdf

1、城市軌道交通在我國(guó)正處于高速發(fā)展階段，與其他交通方式相比它具有運(yùn)量大、準(zhǔn)點(diǎn)安全、節(jié)能環(huán)保等顯著優(yōu)點(diǎn)。如何有效利用城軌列車再生制動(dòng)能量，降低牽引變電站輸出能耗，以及如何改善直流網(wǎng)壓波動(dòng)，保證列車牽引制動(dòng)性能等問題，已成為國(guó)內(nèi)外城軌交通領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。由于超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)具有功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、能量管理方便等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于城軌交通供電系統(tǒng)中會(huì)帶來(lái)良好的節(jié)能穩(wěn)壓效果?；诖吮尘?，本文針對(duì)城軌線路多套地面式超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量管理策略和

2、容量配置的優(yōu)化問題展開研究。
　　本文首先分析了城軌列車、牽引變電站、超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)三者的工作原理和特性，為后文超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)能量管理策略和容量配置的優(yōu)化研究提供理論基礎(chǔ)。由于典型直流電壓雙環(huán)控制策略的不足，提出了一種基于空載電壓和SOC(state of charge)的動(dòng)態(tài)閾值能量管理策略。該能量管理策略基于超級(jí)電容模組端電壓和24脈波整流機(jī)組網(wǎng)側(cè)電壓，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電閾值，不僅可以有效防止空載電壓波動(dòng)

3、帶來(lái)的影響，還可以協(xié)調(diào)管理多套超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)，在整體上提高所有超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的節(jié)能穩(wěn)壓效果。論文通過仿真驗(yàn)證了動(dòng)態(tài)閾值能量管理策略在多種列車運(yùn)行工況下的有效性。為了定性和定量地分析超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同能量管理策略和容量配置方案下對(duì)直流供電網(wǎng)的影響及節(jié)能穩(wěn)壓效果，基于實(shí)際的城軌交通供電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理，對(duì)包含超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)的城軌交通供電網(wǎng)各模塊進(jìn)行建模，搭建了多站、多車、多套超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)之間相互耦合的城軌交通供電系統(tǒng)仿真平臺(tái)。提

4、出了一種結(jié)合混合粒子群算法和城軌交通供電系統(tǒng)仿真平臺(tái)的優(yōu)化方法，并詳細(xì)闡述了目標(biāo)函數(shù)的計(jì)算方式和混合粒子群算法的改進(jìn)原理。該優(yōu)化方法針對(duì)不同的城軌線路以及不同優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)，可以同時(shí)優(yōu)化得到超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)最優(yōu)的能量管理策略參數(shù)和容量配置方案。最后論文對(duì)優(yōu)化結(jié)果進(jìn)行了分析和總結(jié)。搭建了城軌交通供電網(wǎng)雙儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，可以模擬多站多車以及不同超級(jí)電容儲(chǔ)能系統(tǒng)之間的能量流動(dòng)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了動(dòng)態(tài)閾值能量管理策略在牽引變電站不同空載電壓以及列車不同