[發明專利]一種面向電動汽車多源系統的容量配置與控制參數協同優化方法

在審

• 申請號: 202110041303.8
• 申請日: 2021-01-18
• 公開（公告）號: CN114722691A
• 公開（公告）日: 2022-07-08
• 發明（設計）人: 張云;高勝寒;朱新山;呼文韜;呂冬翔
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種面向電動汽車多源系統的容量配置與控制參數協同優化方法，屬于儲能系統配置優化技術領域。現有技術中，電動汽車多源系統中通過配置超級電容延長動力電池壽命，從而降低儲能系統的配置成本，但存在如何實現最優經濟性的問題。本發明所述的方法基于由動力電池與超級電容組成的電動汽車多源系統，對儲能單元配置成本建模，進行儲能單元容量以及協同運行控制參數的同步尋優。采用本發明所述的方法，針對所設定的運行工況，可獲得一組合理的儲能單元容量配置以及協同運行控制參數。采用該參數對電動汽車多源系統進行容量配置以及協同運行控制，可在保證系統穩定運行的基礎上實現最優的經濟性。

技術領域

本發明屬于儲能系統配置優化技術領域，具體涉及一種面向電動汽車多源系統的容量配置與控制參數協同優化方法。

背景技術

電動汽車的運行性能與其能量源系統密切相關。傳統的電動汽車僅由動力電池提供能量，但一方面電池的功率密度有限，難以提供或吸收較高的瞬時功率；另一方面直流母線的高頻功率波動也不利于延長動力電池的使用壽命。由動力電池和超級電容組成的多源系統中，母線的高頻功率由具有高功率密度的超級電容負責吸收或釋放，從而提高電動汽車的運行性能，平滑動力電池功率波動。

相比于僅動力電池儲能，由動力電池與超級電容構成的多源系統雖然通過延長動力電池的使用壽命降低了電池的更換成本，但也增加了額外的超級電容與雙向直流變換器的配置成本。目前國內外對于電動汽車多源系統的研究主要集中于對儲能單元的功率分配以及協同運行控制^[1]，對于經濟性問題的研究較少。應用于各類傳統微電網的容量配置優化方法由于在系統工況、儲能元件類型、運行控制策略等方面的差異而不能直接應用于電動汽車多源系統中^[2]。為提升電動汽車多源系統的經濟性，需要對面向電動汽車的容量優化配置方法進行研究。多源系統中，不同的協同運行控制參數所對應著不同的容量配置結果，因此為求解使系統長期運行成本最低的最優參數配置，需要同時對容量配置與控制參數進行尋優。專利[3]中基于混合儲能式有軌電車系統提出一種儲能容量配置優化方法，但未考慮運行控制方法的影響，并且其對于鋰電池循環壽命的計算忽略了充放電電流倍率以及溫度等因素。專利[4]中針對城規交通供電系統進行了能量管理控制參數和容量配置方案的協同優化，但該系統中僅以超級電容作為儲能裝置，不適用于電動汽車多源系統中。

劉棟良,楊響攀,崔麗麗,張緒,屈峰.一種復合模糊控制的電動汽車復合電源系統控制方法[P].浙江省：CN110979030A,2020-04-10.

趙瑋,孫海新,王正平,崔增坤,宋文樂,張濤.微電網容量配置與運行調度方法及裝置[P].北京市：CN108964048B,2020-07-28.

陳維榮,安祺,王軼歐,齊洪峰,戴朝華.一種混合儲能式有軌電車系統的配置優化方法[P].四川省：CN110896246A,2020-03-20.

陳懷鑫,楊中平,林飛,夏歡,王彬.基于遺傳算法的城軌交通超級電容儲能裝置能量管理和容量配置優化研究[J].鐵道學報,2019,41(09):59-66.

發明內容

針對現有技術中存在的缺陷，本發明的目的是在保證電動汽車運行性能與續航里程的前提下，對多源系統中動力電池與超級電容的容量配置與運行控制參數進行協同優化，求解使系統長期運行總成本最低的參數配置，實現多源系統最優的經濟性。

為達到以上目的，本發明采用的技術方案是：一種面向電動汽車多源系統的容量配置與控制參數協同優化方法，包括以下步驟：

(1)根據電動汽車多源系統的結構建立仿真模型與優化配置模型：仿真模型中包括由動力電池和超級電容組成的儲能單元以及由功率分頻與電容電壓平衡控制組成的協同運行控制單元；優化配置模型中目標函數為使用年限內儲能單元的最小總配置成本計算函數，約束條件根據多源系統性能要求指標確定；