现代有轨电车车载混合储能系统能量管理优化研究

发布时间：2020-12-30 15:11

　　现代有轨电车系统是城市公共交通的重要组成部分,近年来,在世界范围得到长足的发展。为降低牵引网对城市景观的不利影响,部分城市的现代有轨电车采用车载储能技术。然而,单—储能元件的特性并不能很好的满足有轨电车运行的需求。采用混合储能系统（HESS）是解决单—储能系统存在不足的一种方案。基于此背景,本文针对由电池与超级电容组成的HESS,从容量配置和能量管理策略的优化问题展开研究。论文首先详细分析了混合储能系统的拓扑结构以及系统特性,结合武汉有轨电车T1线的参数进行负载功率的计算,并对有轨电车车载HESS能量管理的影响因素进行了分析,为后续优化研究提供理论依据。其次,论文提出了一种基于NSGA-II算法的容量优化配置方法。该方法通过输入不同站间牵引计算结果,得到不同场景下容量配置优化结果的多目标Pareto解集。不仅直观展现了不同配置结果下目标函数值的变化,还可以通过添加约束获得Pareto解集中最优方案。此外,通过改变有轨电车站间距离,详细分析了不同储能方式的配置结果、适用拓扑结构。由于有轨电车具有特殊的路权属性,论文提出了一种基于V21通讯的混合储能装置能量管理策略。该能量管理策略基于有轨... 

【文章来源】：北京交通大学北京市 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
致谢
中文摘要
ABSTRACT
1 绪论
    1.1 研究背景与意义
        1.1.1 现代有轨电车的发展
        1.1.2 车载储能技术的发展现状
    1.2 车载混合储能系统能量管理研究现状
        1.2.1 混合储能系统容量配置研究现状
        1.2.2 混合储能系统能量管理策略研究现状
    1.3 论文的主要内容
2 混合储能系统特性与能量管理影响因素分析
    2.1 混合储能系统拓扑结构
        2.1.1 被动式拓扑结构
        2.1.2 半主动式拓扑结构
        2.1.3 主动式拓扑结构
    2.2 混合储能系统构成
        2.2.1 钛酸锂电池
        2.2.2 超级电容器
        2.2.3 双向DC/DC变换器及工作原理
    2.3 有轨电车能量计算
        2.3.1 车辆牵引计算
        2.3.2 实际线路仿真分析
    2.4 能量管理优化影响因素分析
        2.4.1 容量优化配置问题分析
        2.4.2 能量管理策略优化需求分析
    2.5 本章小结
3 基于NSGA-Ⅱ算法的车载混合储能多目标容量优化配置
    3.1 容量优化配置的数学模型
        3.1.1 多目标优化问题
        3.1.2 现代有轨电车HESS多目标优化模型
        3.1.3 HESS功率分配基本策略
    3.2 基于NSGA-Ⅱ的容量配置求解方法
        3.2.1 NSGA-Ⅱ算法原理
        3.2.2 基于NSGA-Ⅱ的容量优化配置
    3.3 优化结果分析
        3.3.1 站间距对容量配置结果的影响
        3.3.2 基于真实线路参数的容量配置结果
    3.4 本章小结
4 基于V2I通讯的混合储能装置在线能量管理策略
    4.1 基于V2I通讯的现代有轨电车运行状态预测
        4.1.1 有轨电车站间交通模型
        4.1.2 有轨电车站间运行状态预测
    4.2 混合储能系统能量管理策略
        4.2.1 基于固定规则的能量管理策略
        4.2.2 基于动态规划算法的能量管理策略
        4.2.3 基于V2I通讯的在线能量管理策略
    4.3 仿真对比及分析
        4.3.1 仿真模型及参数
        4.3.2 仿真结果分析
    4.4 本章小结
5 混合储能系统实验验证
    5.1 实验平台架构
    5.2 混合储能能量管理策略验证实验
        5.2.1 基于虚拟电池电流的控制策略
        5.2.2 能量管理策略实验验证
    5.3 本章小结
6 总结与展望
    6.1 结论
    6.2 今后研究工作展望
参考文献
作者简历
学位论文数据集


【参考文献】：
期刊论文
[1]商用Li4Ti5O12电池的温度特性及容量衰减模型[J]. 赵俊年,金翼,王绥军,郭晓君.  中国电机工程学报. 2017(17)
[2]基于加速时间预测的现代有轨电车储能系统能量管理与容量配置优化研究[J]. 诸斐琴,杨中平,林飞,夏欢.  电工技术学报. 2017(23)
[3]商用Li4Ti5O12电池倍率循环容量衰减模型[J]. 王昊,俞海龙,金翼,王绥军,郭晓君,肖修昆,黄学杰.  储能科学与技术. 2017(03)
[4]城市轨道交通2016年度统计和分析报告[J].   城市轨道交通. 2017(01)
[5]有轨电车车载混合储能系统效率优化控制[J]. 韦绍远,姜久春,张维戈,程龙.  电源学报. 2017(02)
[6]电动汽车充放电与风力/火力发电系统的协同优化运行[J]. 刘东奇,王耀南,袁小芳.  电工技术学报. 2017(03)
[7]科学理性地发展有轨电车[J]. 陆锡明,李娜.  城市交通. 2013(04)
[8]含光伏发电系统的电动汽车充电站多目标容量优化配置方法[J]. 陈征,肖湘宁,路欣怡,刘念,张建华.  电工技术学报. 2013(06)
[9]钛酸锂电池在动车组上的应用研究[J]. 苏剑,李红兵.  机车电传动. 2011(04)
[10]城市轨道交通车辆制动能量回收技术现状及研究进展[J]. 杨俭,李发扬,宋瑞刚,方宇.  铁道学报. 2011(02)

博士论文
[1]动力锂离子电池组寿命影响因素及测试方法研究[D]. 时玮.北京交通大学 2014

硕士论文
[1]城市轨道储能系统性能研究与测试[D]. 徐晓栋.北京交通大学 2015
[2]城轨交通地面式超级电容储能系统容量配置优化方法研究[D]. 王彬.北京交通大学 2015



本文编号：2947855