[发明专利]一种兼顾考虑储能使用寿命的多重应用能量控制策略

说明书

近年来，极端负荷的波动性、不确定性以及巨大的再生制动能量给牵引供电系统的安全、高效、经济运行提出了严峻的挑战。本发明提供一种兼顾考虑储能使用寿命的多重应用能量控制策略，牵引供电系统能够在该控制策略的指导下，分析牵引负荷的削峰率、再生制动能量回收率对经济效益的影响，同时协调控制混合储能中不同介质的出力，实施牵引负荷削峰和再生制动能量的回收利用。通过本发明得到的混合储能容量可在获得满足工程实际要求的负荷削峰率和制动能量回收率的前提下，大幅降低电池的使用寿命，从而使得牵引供电系统获得最大的经济效益。

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，尤其涉及牵引供电系统储能规划配置优化方法。

背景技术

近年来，我国高速列车高速发展，成为居民出行和货物运输的主要交通工具之一。随着牵引负荷日益增长，高速列车会对电能质量造成诸多影响，其中负序问题尤为突出，已成为电气化铁路中主要的电能质量问题。随之而来的问题是极端负荷的波动性、不确定性以及巨大的再生制动能量给牵引供电系统的安全、高效、经济运行提出了严峻的挑战。带储能装置的铁路功率调节器能够同时解决负序电流严重、再生制动能量大、牵引负荷峰值功率高等问题，通过控制储能装置充电回收再生制动能量，在牵引负荷达到峰值时，控制储能装置放电对负荷削峰。然而，目前的方法一般仅利用储能装置进行牵引负荷削峰或仅及进行再生制动能量回收，缺乏储能装置同时参与多种应用的研究。与此同时，储能装置在遇到持续时间较长的负荷峰谷时会进行长时间的充放电操作，这就导致储能装置会进行快速而又频繁地充放电，缩短其更换周期，间接地造成经济损失。

发明内容

本发明提供的一种兼顾考虑储能寿命的多重应用能量控制策略，在该控制策略的指导下，分析了负荷削峰率、再生制动能量回收率对经济效益的影响，同时协调控制混合储能中不同介质的出力，实施牵引负荷削峰和再生制动能量的回收利用。

为了实现上述目的，本发明采用如下的技术方案，包括：

获取牵引变电所典型日牵引负荷数据，利用储能式铁路功率调节器(RPC)多重应用策略机制进行分析，确定牵引负荷在不同区间的储能充放电规则；

建立兼顾电池寿命的双层联合优化模型，确定目标函数与约束条件；

根据储能SOC在不同区间的状态确定下层储能的充放电调整规则。

进一步地，所述目标函数为：

使牵引供电系统经济效益最大：

max(C)＝B₁+B₂+B₃+B₄+B₅+B₆-(C₁+C₂+C₃) (1)

(1)储能成本模型C₁：

C₁＝C_{E_bat}E_bat+C_{E_sc}E_sc+C_{P_bat}P_bat+C_{P_sc}P_sc (2)

其中，C_{E_bat}、C_{E_sc}、C_{P_bat}、C_{P_sc}分别为电池和超级电容的单位容量成本和单位功率成本，E_bat、E_sc、P_bat、P_sc分别为电池和超级电容的额定容量和额定功率。

(2)储能运行维护成本C₂：