车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法及系统，应用于有轨电车的车载储能系统与地面充电系统，联合优化配置方法包括：牵引计算步骤：根据目标线路信息及有轨电车车辆参数通过牵引计算获得车载储能系统的参数范围；组合方案获取步骤：根据车载储能系统的参数配置和充电桩的参数配置基于参数范围进行组合获得多个组合方案；优化组合方案获取步骤：以全寿命周期成本最小作为优化目标，采用灰狼

【技术实现步骤摘要】
车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法及系统


[0001]本专利技术涉及轨道交通
，具体地说，尤其涉及一种车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法及系统。

技术介绍

[0002]随着社会快速发展，人民对出行便利要求越来越高，有轨电车承载量适用于部分中小城市客流量的需求，在多个城市规划与建设不断增加。目前的有轨电车主要供电方式仍使用架空接触网供电系统，但由于要大量繁杂的线路架设，对城市美观造成很大影响。无架空接触网供电方式主要有三种，包括电磁感应供电、第三轨供电和车载储能供电。电磁感应系统利用电磁感应原理，效率较低，投资维护成本较高，同时还会产生电磁污染，第三轨供电安全性较差，维护成本高，系统控制复杂，故障率较高，因此应用较少。车载超级电容储能系统供电，在站点合理配置充电桩，利用上下客时间进行电量补充，安全性高，充电速度快，效率高，有较强的适用性，成为有轨电车发展的主要趋势。
[0003]有轨电车超级电容储能系统参数匹配大多是基于动力指标的独立子系统参数匹配，系统冗余度高，装车设备浪费且成本较高。有轨电车线路匹配的充电桩目前应用的配置方法主要是遍历法或是隔站配置充电桩的方法，遍历法全线站点均配置充电桩，这种配置方法对较长较复杂线路不适用，充电桩数量过多，大大增加了投建成本；隔站配置充电桩的方法会增加对储能系统电量的配置。其他关于充电桩位置的优化配置方法研究较少，尤其缺少结合超级电容储能系统参数配置的充电桩配置的方法。
[0004]因此急需开发一种克服上述缺陷的车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法及系统。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法，其中，应用于有轨电车的车载储能系统与地面充电系统，所述联合优化配置方法包括：
[0006]牵引计算步骤：根据目标线路信息及有轨电车车辆参数通过牵引计算获得车载储能系统的参数范围；
[0007]组合方案获取步骤：根据所述车载储能系统的参数配置和充电桩的参数配置基于所述参数范围进行组合获得多个组合方案；
[0008]优化组合方案获取步骤：以全寿命周期成本最小作为优化目标，采用灰狼
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事件触发状态机算法遍历多个所述组合方案进行优化获得至少一优化组合方案；
[0009]其中，每一所述优化组合方案及每一所述组合方案均包括所述车载储能系统的参数配置、所述充电桩的数量配置及位置配置。
[0010]上述的联合优化配置方法，其中，所述组合方案获取步骤包括：
[0011]将所述车载储能系统的额定功率和所述充电桩的配置数量设为计算变量，将所述牵引计算步骤获得的需求功率和能量以及所述车载储能系统的参数、型号和所述充电桩的
参数、型号作为上下限向量，通过计算获得多个所述组合方案。
[0012]上述的联合优化配置方法，其中，所述优化组合方案获取步骤包括：
[0013]搭建多目标优化函数步骤：基于多个所述组合方案根据所述车载储能系统及所述充电桩的全寿命周期成本搭建多目标优化函数；
[0014]充电桩位置配置步骤：根据所述组合方案通过内层状态机算法进行充电桩位置的配置后获得多个充电桩位置配置方案，通过所述多目标优化函数获得每一所述充电桩位置配置方案的成本参考值，并选取最小的所述成本参考值作为所述组合方案的成本值；
[0015]车载储能系统配置与充电桩数量配置步骤：根据每一所述组合方案的成本值通过外层灰狼算法寻找全局最优的至少一优化组合方案。
[0016]上述的联合优化配置方法，其中，所述充电桩位置配置获取步骤包括：
[0017]通过所述多目标优化函数计算每一满足电量范围的所述充电桩位置配置方案的所述成本参考值，从多个所述成本参考值选取最小成本参考值对应地所述充电桩位置配置方案为最优的所述充电桩位置配置方案。
[0018]上述的联合优化配置方法，其中，所述车载储能系统配置与充电桩数量配置获取步骤包括：
[0019]将每一所述组合方案的所述成本值进行对比后选取至少一所述成本值作为优化成本值；对所述优化成本值对应地所述组合方案进行更新种群位置及迭代后获得至少一所述优化组合方案。
[0020]本专利技术还提供一种车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置系统，其中，应用于有轨电车的车载储能系统与地面充电系统，所述联合优化配置系统包括：
[0021]牵引计算单元，根据目标线路信息及有轨电车车辆参数通过牵引计算获得车载储能系统的参数范围；
[0022]组合方案获取单元，根据所述车载储能系统的参数配置和充电桩的参数配置基于所述参数范围进行组合获得多个组合方案；
[0023]优化组合方案获取单元，以全寿命周期成本最小作为优化目标，采用灰狼
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事件触发状态机算法遍历多个所述组合方案进行优化获得至少一优化组合方案；
[0024]其中，每一所述优化组合方案及每一所述组合方案均包括所述车载储能系统的参数配置、所述充电桩的数量配置及位置配置。
[0025]上述的联合优化配置系统，其中，所述组合方案获取单元包括：
[0026]将所述车载储能系统的额定功率和所述充电桩的配置数量设为计算变量，将所述牵引计算步骤获得的需求功率和能量以及所述车载储能系统的参数、型号和所述充电桩的参数、型号作为上下限向量，通过计算获得多个所述组合方案。
[0027]上述的联合优化配置系统，其中，所述优化组合方案获取单元包括：
[0028]搭建多目标优化函数模块，基于多个所述组合方案根据所述车载储能系统及所述充电桩的全寿命周期成本搭建多目标优化函数；
[0029]充电桩位置配置模块，根据所述组合方案通过内层状态机算法进行充电桩位置的配置后获得多个充电桩位置配置方案，通过所述多目标优化函数获得每一所述充电桩位置配置方案的成本参考值，并选取最小的所述成本参考值作为所述组合方案的成本值；
[0030]车载储能系统配置与充电桩数量配置模块，根据每一所述组合方案的成本值通过
外层灰狼算法寻找全局最优的至少一优化组合方案。
[0031]上述的联合优化配置系统，其中，所述充电桩位置配置模块包括：
[0032]通过所述多目标优化函数计算每一满足电量范围的所述充电桩位置配置方案的所述成本参考值，从多个所述成本参考值选取最小成本参考值对应地所述充电桩位置配置方案为最优的所述充电桩位置配置方案。
[0033]上述的联合优化配置系统，其中，所述车载储能系统配置与充电桩数量配置模块包括：
[0034]将每一所述组合方案的所述成本值进行对比后选取至少一所述成本值作为优化成本值；对所述优化成本值对应地所述组合方案进行更新种群位置及迭代后获得至少一所述优化组合方案。
[0035]本专利技术相对于现有技术其功效在于：
[0036]本专利技术通过计算有轨电车在固定线路运行的牵引计算需求，同时考虑充电桩故障、路口停车等工况，采用灰狼
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种车载储能系统与地面充电系统的联合优化配置方法，其特征在于，应用于有轨电车的车载储能系统与地面充电系统，所述联合优化配置方法包括：牵引计算步骤：根据目标线路信息及有轨电车车辆参数通过牵引计算获得车载储能系统的参数范围；组合方案获取步骤：根据所述车载储能系统的参数配置和充电桩的参数配置基于所述参数范围进行组合获得多个组合方案；优化组合方案获取步骤：以全寿命周期成本最小作为优化目标，采用灰狼
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事件触发状态机算法遍历多个所述组合方案进行优化获得至少一优化组合方案；其中，每一所述优化组合方案及每一所述组合方案均包括所述车载储能系统的参数配置、所述充电桩的数量配置及位置配置。2.如权利要求1所述的联合优化配置方法，其特征在于，所述组合方案获取步骤包括：将所述车载储能系统的额定功率和所述充电桩的配置数量设为计算变量，将所述牵引计算步骤获得的需求功率和能量以及所述车载储能系统的参数、型号和所述充电桩的参数、型号作为上下限向量，通过计算获得多个所述组合方案。3.如权利要求1所述的联合优化配置方法，其特征在于，所述优化组合方案获取步骤包括：搭建多目标优化函数步骤：基于多个所述组合方案根据所述车载储能系统及所述充电桩的全寿命周期成本搭建多目标优化函数；充电桩位置配置步骤：根据所述组合方案通过内层状态机算法进行充电桩位置的配置后获得多个充电桩位置配置方案，通过所述多目标优化函数获得每一所述充电桩位置配置方案的成本参考值，并选取最小的所述成本参考值作为所述组合方案的成本值；车载储能系统配置与充电桩数量配置步骤：根据每一所述组合方案的成本值通过外层灰狼算法寻找全局最优的至少一优化组合方案。4.如权利要求3所述的联合优化配置方法，其特征在于，所述充电桩位置配置获取步骤包括：通过所述多目标优化函数计算每一满足电量范围的所述充电桩位置配置方案的所述成本参考值，从多个所述成本参考值选取最小成本参考值对应地所述充电桩位置配置方案为最优的所述充电桩位置配置方案。5.如权利要求4所述的联合优化配置方法，其特征在于，所述车载储能系统配置与充电桩数量配置获取步骤包括：将每一所述组合方案的所述成本值进行对比后选取至少一所述成本值作为优化成本值；对所述优化成本值对应地所述组合方案进行更新种群位置及迭代后获得至少一所述优化组合方案。6.一种车...

【专利技术属性】
技术研发人员：于爽，王通，张喜茂，杨现仃，杨阳，张国红，任晓辉，王昆，
申请(专利权)人：中车青岛四方车辆研究所有限公司，
类型：发明
国别省市：