一种储能接入牵引供电系统双重应用能量控制策略技术方案

本发明专利技术提供一种改进型的储能系统接入牵引供电系统用于牵引负荷削峰和再生制动能量回收的能量控制方法。现有的能量控制策略中，在利用储能装置实现负荷削峰和再生制动能量回收的过程中，会出现某段时间储能电量不足无法削峰和储能容量不足而无法回收制动能量的情况。针对上述问题提出了一种改进型能量控制策略，对储能充放电进行控制，并引入预测，提前为应对负荷需求对储能的充放电进行调整。本发明专利技术能实现整个调度周期内牵引负荷削峰效果和再生制动能量回收效果，减小负荷峰谷差大对牵引供电系统造成的影响。引供电系统造成的影响。引供电系统造成的影响。

【技术实现步骤摘要】
一种储能接入牵引供电系统双重应用能量控制策略


[0001]本专利技术涉及电气化铁路负荷削峰和再生制动能量回收
，具体为一种将超级电容接入牵引供电系统的能量管理策略。

技术介绍

[0002]随着电气化铁路的迅速发展，牵引负荷的峰值的不断攀升，大量制动能量反馈至电网，这对电网的安全稳定运行造成影响。电力牵引负荷波动大，不确定性强，导致牵引变电所的日平均负荷功率与最大负荷功率相差大，负荷率较低。而随着负荷峰值的不断攀升，其负序问题也愈加严重。通过储能系统进行负荷削峰，可改善其冲击性和随机波动性，优化电能生产成本，降低电力用户最大需量电费。
[0003]在现有的将储能装置接入牵引供电系统进行能量控制方法中，有将储能装置应用于减小最大瞬时功率，只在牵引负荷大于设定值是进行放电，以降低电网供电功率。但该能量控制方法未考虑储能装置供电来源，同时储能装置的利用率不高。储能回收制动能量可以提高储能电量，同时减小制动能量对电网安全稳定运行造成的影响，储能装置回收制动能量并用于负荷削峰，这样可以减小负荷峰谷差的同时提高能源的利用率。
[0004]但由于牵引负荷具有不确定性，负荷高峰和制动能量分布不均匀，当长时间出现负荷高峰时，储能系统持续放电，会出现储能剩余电量不足而无法削峰的情况。当制动能量较多，储能系统持续充电，会出现储能系统剩余容量不足而无法回收制动能量的情况。为了能完全的实现负荷削峰和再生制动能量回收，本专利技术提出了一种改进型能量控制策略，对储能能量的进行灵活控制，解决极端情况下出现的负荷无法削峰、再生制动能量无法回收问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种在储能接入牵引供电系统实现多应用的能量控制策略，用于解决牵引负荷削峰不完全和再生制动能量回收不完全的问题。
[0006]为了解决上述问题，本专利技术采用了如下的技术方案，包括：
[0007]根据牵引负荷特点以及储能荷电状态对其充放电能力的影响为依据，对牵引负荷和储能荷电状态进行区间划分，在不同的区间制定不同的充分点规则，以此来控制储能的充放电。
[0008]改进型能量控制策略具体如下：
[0009](1)若此时储能荷电状态处在越上限区，在不同的负荷区间放电操作如下。
[0010]在负荷Ⅰ区，储能系统进行充电，对再生制动能量进行回收，此区间内充电功率为：
[0011]P
a
＝P
load
‑
P2[0012]其中，P
load
为牵引负荷、P2为制动能量回收设定值。
[0013]在负荷Ⅱ区，储能系统静置：
[0014]P
b
＝0
[0015]在负荷Ⅲ区以及Ⅳ区，储能系统进行放电操作，且以该时刻牵引负荷所需电量全部由储能系统提供为目标进行放电。考虑到储能系统功率约束，故放电功率为：
[0016]P
d
＝min[P
e
,P
load
][0017]其中，P
e
为储能系统额定功率。
[0018](2)若此时储能荷电状态处在高限值区。
[0019]在负荷Ⅰ区，储能系统进行充电，此区间内充电功率为：
[0020]P
a
＝
‑
min[P
e
,(P2‑
P
load
)][0021]其中，这样能够使其在负荷Ⅰ区进行再生制动能量回收的同时，兼顾SOC的状态。
[0022]在负荷Ⅱ区，储能系统静置：
[0023]P
b
＝0
[0024]在负荷Ⅲ区，储能系统进行如下充放电操作。
[0025]如果通过预测，得知P
pre
‑
load
(t+Δt)＜P2，则储能的放电功率如下：
[0026]P
d
＝
‑
(P
load
‑
P2)
[0027]如果通过预测，得知P
pre
‑
load
(t+Δt)≥P2，则储能系统静置：
[0028]P
d
＝0
[0029]在负荷Ⅳ区，储能系统进行放电操作，则储能的放电功率如下：
[0030]P
f
＝P
load
‑
P1[0031](3)若此时储能荷电状态处在正常工作区，在不同的负荷区间充放电操作如下。
[0032]在负荷Ⅰ区，储能系统进行充电操作，充电功率为：
[0033]P
a
＝P
load
‑
P2[0034]在负荷Ⅱ区，储能系统静置：
[0035]P
b
＝0
[0036]在负荷Ⅲ区，储能系统静置：
[0037]P
d
＝0
[0038]在负荷Ⅳ区，储能系统进行放电操作：
[0039]P
f
＝P
load
‑
P1[0040](4)若此时储能荷电状态处在低限值区，在不同的负荷区间充放电操作如下。
[0041]在负荷Ⅰ区，储能系统进行充电操作，充电功率为：
[0042]P
a
＝P
load
‑
P2[0043]在负荷Ⅱ区，储能系统静置：
[0044]P
b
＝0
[0045]在负荷Ⅲ区，储能系统静置：
[0046]P
d
＝0
[0047]在负荷Ⅳ区，储能系统进行放电操作：
[0048]P
f
＝P
load
‑
P1[0049](5)若此时储能荷电状态处在越下限区，充电功率由牵引负荷预测值来决定，若预测值表示Δt时间段后需要对负荷进行削峰，则电网提前给储能充电，保证削峰效果。
[0050]在负荷Ⅰ区，储能系统进行充电操作：
[0051]如果通过预测，得知P
pre
‑
load
(t+Δt)≤P1，储能系统充电功率为：
[0052]P
a
＝P
load
‑
P2[0053]如果通过预测，得知P
pre
‑
load
(t+Δt)＞P1，储能系统充电功率为：
[0054]P
a
＝P
load
‑
P2+P1‑
P
pre
‑
load
[0055]在负荷Ⅱ区，储能系统充电操作如下：
[0056]如果通过预测，得知P
pre
‑
load
(t+Δt)≤P1，储能系统充电功率为：
[0057]P
b
＝0
[0058]如果通过预测，得知P本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种储能接入牵引供电系统用于负荷削峰和再生制动能量回收的能量控制策略，其特征在于，包括：S1.获取牵引负荷数据，并使用历史数据对牵引负荷进行预测；S2.制定改进型储能能量控制策略；S3.使用改进型能量控制策略用于牵引负荷削峰和制动能量回收；S4.对控制结果进行分析。2.根据权利要求1所述的储能接入牵引供电系统实现双重应用的能量控制方法，其特征在于：首先，为采集牵引负荷历史数据，并使用历史数据对牵引负荷进行预测，该预测数据P
pre
‑
load
(t)可作为储能充放电功率大小的判断依据。在常规的能量控制策略下，会出现负荷无法削峰和再生制动能量无法回收的情况，出现上述情况时的能量关系分析如下：牵引供电系统能量关系满足：其中，P
load
(t)为t时刻牵引负荷功率，P
tra
(t)为t时刻牵引负荷的牵引功率，P
RBE
(t)为t时刻牵引负荷的制动功率；P
grid
(t)为t时刻牵引供电系统与电网的交换功率；P
ESS
‑
dis
(t)为t时刻储能系统放电功率；P
RBE1
(t)为t时刻储能回收的再生制动能量；P
RBE2
(t)为t时刻回馈至电网的再生制动能量。此时，P
RBE
(t)、P
RBE1
(t)、P
RBE1
(t)为负值。若在t时刻，电力机车处在负荷高峰时间段。由于牵引负荷功率P
load
(t)超过了削峰功率设定值P1，需要储能系统放电来减小牵引供电系统与电网的交换功率。为了达到预期的削峰效果，储能系统所需提供的功率为ΔP
G
，而储能系统实际能放出的功率为ΔP
H
。即ΔP
G
(t)＝P
tra
(t)
‑
P1ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(2)式中，SOC
min
为储能荷电状态的最小值。当实际储能放电所提供的功率能满足要求时...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗培，郭倩，雷镇宇，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：