[发明专利]超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质

说明书

本发明提供了一种超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质，方法包括：采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；根据约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数；根据第一控制参数，利用下垂控制方法控制超级电容储能装置的充放电电流。本发明提供的超级电容储能装置的控制方法，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。

技术领域

本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术

在城市轨道交通领域，回收和再利用列车再生制动能量是降低系统牵引能耗的主要手段。在列车制动能量回收及利用的多种技术路线中，基于超级电容器的地面储能技术具有结构及维护简单、与牵引供电系统交流侧无接口、对牵引供电系统具有功率补偿功能等多方面的优势，成为了未来应用的主要方向。随着城市轨道交通行业对节能低碳的进一步要求以及超级电容器成本的降低，超级电容储能装置将在城市轨道交通领域实现更为广泛的应用，因此合理、有效的控制和管理方法成为了其应用效益最优化实现的关键。

目前针对城市轨道交通地面超级电容储能装置的控制和管理方法主要分为两个层面实现，底层控制方法采用基于电压电流双闭环控制方法，储能装置根据直流牵引网母线电压实现充放电管理，即当牵引网直流母线电压高于设定的充电阈值，储能装置进入充电模式，当牵引网直流母线电压低于设定的放电阈值，储能装置进入放电模式，其充放电电流是通过电压环输出结果给定。上层管理方法多采用自适应管理策略(如模糊控制、强化学习等算法)，实现充放电阈值的自适应调整，其控制和管理示意如图1所示。

上述控制和管理方法可以较好的实现城市轨道交通列车再生制动能量的回收和利用，取得较好的节能效果。但由于城市轨道交通运营负荷的时变性以及多储能装置的协同应用，上述控制和管理方法在超级电容储能装置全寿命周期效益实现方面存在一定的不足和欠缺。主要体现在如下：

(1)在短时间尺度(秒级)层面：底层控制方法采用的双闭环控制方法，由于PI控制方法的特点，该方法在全线路多储能装置应用过程中，易带来直流网电压振荡和不稳定问题；

(2)在中时间尺度(小时级)层面：未充分考虑不同发车间隔情况下线路再生能量的分布特性，造成控制参数设置的不合理，进而影响节能效益；

(3)在长时间尺度(天级)层面：由于超级电容器使用过程中的衰减，未及时调整和优化其控制策略会带来部分储能装置寿命滥用和均衡性差的问题，进而影响全寿命周期的应用效益。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种轨道交通超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质，解决城市轨道交通多地面式超级电容储能装置全生命周期应用效益差的问题。

第一方面，本发明实施例提供了一种超级电容储能装置的控制方法，包括：

在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；

在第二时间尺度周期，根据所述约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，所述第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期；

在第三时间尺度周期，根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，所述第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。

本发明提供的超级电容储能装置的控制方法，根据对超级电容储能装置控制需求的不同设置不同时间尺度周期，对超级电容储能装置分时间尺度进行控制和管理，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。