一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法，S1：初始化时间t、时间步长δ、仿真时间T、储能装置的能量En、存储时间

A calculation method of energy saving for subway train operation based on ground storage device

The invention discloses a subway train operation energy saving calculation method based on land storing energy storage device, S1: initialization time t, time step Delta, simulation time T, energy storage En and storage time.

【技术实现步骤摘要】
一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法
本专利技术涉及城市轨道交通优化领域。更具体地，涉及一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法。
技术介绍
地铁列车在运行过程中由自动控制系统实现牵引和制动的控制。列车在牵引阶段会消耗大量的能量(包括牵引能耗和辅助能耗)，而在制动阶段则会产生可观的再生电能。再生电能是由列车所具有的动能通过牵引逆变器转化而成，称之为再生制动能量。目前，对再生制动能量的吸收和利用，是城市轨道交通系统提高能源利用率的重要举措，即在实现节能的同时也间接发挥着保护环境的重要作用。实际中，对再生制动能量最直接的利用方式为即时利用。其利用过程为：列车制动时产生的再生制动能量通过受电弓反馈到牵引网，进而被临近的牵引列车或辅助设备即时利用。此时，未被即时利用的再生制动能量将通过牵引供电网上的电阻负载消耗掉，以此来维持牵引网电压的平衡进而保护供电系统。然而，随着地铁建设的加快，有必要对再生制动能量做进一步的研究，以适应城市轨道交通节能的需求。目前，由于储能技术的发展，储能装置应运而生。通过利用储能装置，可以吸收列车在制动阶段产生的但未被即时利用的再生制动能量，当有列车加速启动时再将再生制动能量反馈给牵引供电网以供列车使用，从而达到稳定牵引网电压和节能的双重目的。该过程称为再生制动能量的延时利用。
技术实现思路
为了解决对再生制动能量的吸收和利用，本专利技术提出一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法，该方法步骤包括：S1：初始化初始时间t、时间步长δ、总仿真时间T、储能装置的能量En、存储时间S2：由t时刻下列车i的运行状态确定该列车的牵引能耗辅助能耗再生制动能量S3：由储能装置n的应用范围Sn，判定t时刻Sn内有无列车；S4：若t时刻Sn内无列车，则根据储能装置有无能量以及能量的存储时间分别更新En以及S5：若t时刻Sn内有列车，由S2结果，分别计算该范围内所有列车消耗的总能量产生的总再生制动能量并判定两者之间的大小关系；S6：由S5结果，根据储能装置有无能量以及能量的存储时间，确定出Sn内所有列车实际消耗的能量即时利用的再生制动能量延时利用的再生制动能量并更新En以及S7：计算不属于任何储能装置应用范围Sn内的所有列车消耗的总能量产生的总再生制动能量S8：由S6、S7结果，计算出t时刻线路上所有列车实际消耗的总能量即时利用的总再生制动能量延时利用的总再生制动能量更新t＝t+δ，重复以上步骤，直到t＝T时结束计算。优选地，所述S4中当储能装置的能量En＝0时，更新En＝0；当En≠0时，并且存储时间小于有效存储时间Tn时，即更新En＝En；当En≠0时，并且更新En＝En-ΔE(En,δ)，其中ΔE(En,δ)为储能装置在时间段δ内消散的再生制动能量。优选地，所述S6中当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新其中表示储能装置最大存储容量，η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率。优选地，所述S6中当En≠0且且时，此时储能装置仅涉及能量的释放过程。若En满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En≠0且且时，若En满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En≠0且且时，若En满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新其中η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率。优选地，所述S6中当En≠0且且时，此时储能装置涉及能量的释放过程以及衰减过程。若En-ΔE(En,δ)满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En≠0且且时，若En-ΔE(En,δ)满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En≠0且且时，若En-ΔE(En,δ)满足如下条件：则储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新其中η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率，ΔE(En,δ)为储能装置在时间段δ内消散的再生制动能量。优选地，所述S6中当En≠0且且时，此时储能装置不涉及能量的变化过程，且储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝En；当En≠0且且时，此时储能装置仅涉及能量的衰减过程，且储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝En-ΔE(En,δ)，其中η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率，ΔE(En,δ)为储能装置在时间段δ内消散的再生制动能量。优选地，所述S6中当En≠0且且时，此时储能装置仅涉及能量的存储过程，且储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新当En≠0且且时，此时储能装置涉及能量的衰减过程以及存储过程，但是考虑到有新的再生制动能量产生并存储到该储能装置时，能量的存储过程将替代能量的衰减过程，因此，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新其中表示储能装置最大存储容量，η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率。本专利技术的有益效果如下：本专利技术同时考虑再生制动能量的即时利用和延时利用过程，进一步提升再生制动能量的利用率，最大限度地减少地铁运营系统的总能耗。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1是地铁线路示意图；图2是储能装置1能量变化曲线图；图3是储能装置2能量变化曲线图；图4是储能装置3能量变化曲线图；图5是储能装置4能量变化曲线图；图6是储能装置5能量变化曲线图；图7是储能装置6能量变化曲线图；图8是储能装置7能量变化曲线图；图9是储能装置8能量变化曲线图；图10是储能装置9能量变化曲线图；图11是储能装置10能量变化曲线图；图12是储能装置11能量变化曲线图；图13是储能装置12能量变化曲线图；图14是储能装置13能量变化曲线图；图15是储能装置14能量变化曲线图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。针对置地式储能装置的工作原理，首先给出如下详细说明：应用范围：列车制动时产生的再生制动能量仅可供一定范围内的加速列车或辅助设备利用，且未被即时利用的再生制动能量仅能存储到所属范围内的置地式储能装置中。存储过程：再生制动能量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法，其特征在于，该方法步骤包括：S1：初始化初始时间t、时间步长δ、总仿真时间T、储能装置的能量En、存储时间

【技术特征摘要】
1.一种基于置地式储能装置的地铁列车运行节能计算方法，其特征在于，该方法步骤包括：S1：初始化初始时间t、时间步长δ、总仿真时间T、储能装置的能量En、存储时间S2：由t时刻下列车i的运行状态确定该列车的牵引能耗辅助能耗再生制动能量S3：由储能装置n的应用范围Sn，判定t时刻Sn内有无列车；S4：若Sn内无列车，则根据储能装置有无能量以及能量的存储时间分别更新En以及S5：若Sn内有列车，由S2结果，分别计算该范围内所有列车消耗的总能量产生的总再生制动能量并判定两者之间的大小关系；S6：由S5结果，根据储能装置有无能量以及能量的存储时间，确定出Sn内所有列车实际消耗的能量即时利用的再生制动能量延时利用的再生制动能量并更新En以及S7：计算不在任何储能装置应用范围Sn内的所有列车消耗的总能量产生的总再生制动能量S8：由S6、S7结果，计算出t时刻线路上所有列车实际消耗的总能量即时利用的总再生制动能量延时利用的总再生制动能量更新t＝t+δ，重复以上步骤，直到t＝T时结束计算。2.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S4中当储能装置的能量En＝0时，更新En＝0；当En≠0时，并且存储时间小于有效存储时间Tn时，更新En＝En；当En≠0时，并且更新En＝En-ΔE(En,δ)，其中ΔE(En,δ)为储能装置在时间段δ内消散的再生制动能量。3.根据权利要求1所述的计算方法，其特征在于，所述S6中当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新En＝0；当En＝0并且时，储能装置所属范围Sn内列车实际消耗的能量为即时利用的再生制动能量为延时利用的再生制动能量为更新其中表示储能装置最大存储容量，η表示再生制动能量在反馈过程中的流失率。4.根据权利要求3所述的计算方法，其特征在于，所述S6中当En≠0且且时，若则储能装置所属范围S...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨立兴，高自友，刘佩，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：北京,11