[發明專利]電氣化鐵路地面混合式儲能系統容量配置方法

有效

• 申請號: 202110860247.0
• 申請日: 2021-07-28
• 公開（公告）號: CN113629742B
• 公開（公告）日: 2023-06-16
• 發明（設計）人: 高仕斌;羅嘉明;韋曉廣;雷杰宇;何宗倫
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;G06F30/27;G06N3/126;G06Q10/0631;G06Q50/06;G06F111/06;G06F113/04
• 代理公司: 北京華沛德權律師事務所 11302
• 代理人: 馬苗苗

1.電氣化鐵路地面混合式儲能系統容量配置方法，其特征在于，該方法以各儲能子系統儲能介質串聯數與并聯數作為控制變量，以最小等年值投資函數與最大月經濟效益函數為優化目標函數，以電壓、電流、荷電狀態、功率、容量為電類約束，以體積、質量為非電類約束，建立多目標混合儲能系統容量配置模型，再通過遺傳算法求解得到帕累托解集，再通過每個解對應的等年值投資數值與每月經濟效益求得成本回收時間，對解集進行尋優得到最優配置方案；其中，以電氣化鐵路地面混合式儲能系統目標函數為最小等年值投資函數與最大月經濟效益函數為優化目標函數，包括以下步驟：

步驟11：計算最小等年值投資函數，設儲能系統相關設備投資為C₁，年均維護費用為C₂，系統殘值率為S，貸款利率為I，使用年限為n，控制變量矩陣的元素為x，最小等年值投資函數如下：

步驟12：計算儲能系統相關設備投資C₁，設儲能介質投資為C_ess、土建成本投資為C_build、單位功率降壓變壓器投資為C_trans、單位功率鐵路功率調節器投資為C_rpc、單位功率DC/DC變換器投資為C_dc、單位功率系統集成成本投資為C_int，設儲能系統總功率為P_sys，儲能系統相關設備投資C₁如下：

C₁＝C_ess+C_build+P_sys(C_trans+C_dc+C_rpc+C_int)；?(3)

步驟13：計算最大月經濟效益函數，設安裝混合儲能系統后最大功率需量減少量為P_{rd_power}，每月節省有功電度為W_save，單位功率最大需量電費為C_kW，單位工業用電電度電費為C_kWh，則最大月經濟效益函數如下：

maxg₂(x)＝P_{rd_power}C_kW+W_saveC_kWh；?(4)

步驟14：計算最大功率需量減少量，設每月減少的最大功率需量P_{rd_power}與混合式儲能系統功率P_sys為線性關系，設k_rd為最大功率需量減少量系數，則關系式如下：

P_{rd_power}＝k_rdP_sys；?(5)

步驟15：計算每月節省有功電度，設每月節省有功電度W_save與機車平均牽引功率P_{qy_pj}、混合式儲能系統容量W_sys、牽引總電量W_qy，再生制動總電量W_zd及短時再生制動電量W_zdds相關，則每月減少的最大功率需量公式如下：

W_save＝W_qy-k_totalk_pk_wW_zd

其中，k_total為系統各環節總損耗系數，k_p為功率系數，k_w為容量損耗系數。

2.根據權利要求1所述的電氣化鐵路地面混合式儲能系統容量配置方法，其特征在于，所述電氣化鐵路地面混合式儲能系統中牽引供電系統采用單相交流工頻供電制式，地面混合式儲能系統與牽引變電所兩側供電臂的接觸線與鋼軌連接，通過單相降壓變壓器后接入LCL型濾波器，再接入鐵路功率調節器裝置，從鐵路功率調節器的直流母線引出饋線，與儲能系統直流母線連接，再分別引出兩路饋線，分別接入半橋型DC/DC變換器，最后與高功率儲能子系統與大容量儲能子系統連接。