【摘 要】
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随着城市化进程的不断加快,城市人口密度的增加带来了对交通运量、快捷性、舒适性等诸多方面的挑战。城市轨道交通有着运输量大、时间准、速度快、环境友好等特点,因此,推动城市轨道交通的发展成为应对城市人口多、交通拥堵等问题的一个很好的解决方案。车载储能技术作为轨道车辆供能方案之一,可实现无网区运行,更加灵活、可靠、高效。首末站充电运行模式能充分发挥车载储能供电的优势,为满足其运行所需功率与能量、储能系统重
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随着城市化进程的不断加快,城市人口密度的增加带来了对交通运量、快捷性、舒适性等诸多方面的挑战。城市轨道交通有着运输量大、时间准、速度快、环境友好等特点,因此,推动城市轨道交通的发展成为应对城市人口多、交通拥堵等问题的一个很好的解决方案。车载储能技术作为轨道车辆供能方案之一,可实现无网区运行,更加灵活、可靠、高效。首末站充电运行模式能充分发挥车载储能供电的优势,为满足其运行所需功率与能量、储能系统重量与成本等要求,由电池-超级电容构建混合储能系统是一个优良的方案。本文在新能源城轨车辆的应用背景下,分别对比不同供电模式下的能量效率以说明车载储能供电方式的优势,并就电池-超级电容车载混合储能系统能量管理策略与容量配置进行探究,通过优化功率分配策略以提高能量效率,通过优化容量配置以降低全寿命周期成本。具体工作内容如下:(1)围绕现有的新能源城轨车辆供电方式展开研究。在已有线路瞬时功耗分析模型的基础上,结合车辆运行功率曲线,对其进行改进并在Matlab中仿真,分析牵引网结合制动电阻、馈能系统、地面储能与完全车载储能四种供电模式下能量损耗并作对比分析。结果表明,完全车载储能供电方案具有较高的能量效率。(2)针对首末站充电运行模式下电池-超级电容车载混合储能系统的功率分配问题,建立电池、超级电容、DC/DC变换器模型,提出了兼顾运行损耗、母线电压、电池电流的多目标控制策略。此外,针对多目标控制方程中的权重系数,提出模糊控制-粒子群优化两级设计方法。最后,通过仿真与实验结果验证了该策略的高效率与可行性。(3)车载混合储能系统的容量配置参数与能量管理参数均会对全寿命周期成本有所影响,形成多维非线性问题,出现早熟现象,加大寻优难度。针对此问题,本文分析了全寿命周期成本模型,结合现有寿命评价方法,提出了能量分配比的概念及改进的容量配置优化计算方法。最后,通过仿真验证该方法能够有效解决容量配置与能量管理耦合的问题,可以快速定位最优容量配置,并且可以作为现有容量配置寻优办法的辅助验证。
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