混合供能系统能量管理的自适应优化方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种混合供能系统能量管理的自适应优化方法及系统，属于动力系统能量分配技术领域，采集负载功率，计算优化目标的权重系数；基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件，随机生成寻优因子的初始位置和速度，并进行迭代更新，最终计算得到截止频率；基于计算得到的截止频率，进行低频动力源和高频动力源的能量分配。本发明专利技术在混合供能系统能量分配过程中加入了对驱动负载波动的优化处理，有利于混合供能系统在不同负载等级下的能量优化的合理性；同时，既可以减少混合供能系统的能量损耗，又可以提高储能系统的使用寿命，从而提高载运装备运输的经济性。从而提高载运装备运输的经济性。从而提高载运装备运输的经济性。

【技术实现步骤摘要】
混合供能系统能量管理的自适应优化方法及系统


[0001]本专利技术涉及动力系统能量分配
，具体涉及一种混合供能系统能量管理的自适应优化方法及系统。

技术介绍

[0002]目前交通运输行业存在的两个主要问题是环境污染和能源短缺。其中，燃料消耗是载运装备污染排放的主要来源，也造成了传统能源的过度消耗。随着新能源技术的发展，全电力推进的载运装备正在逐步取代传统燃油推进的载运装备成为中短距离运输的主要运载方式。其中，为充分利用不同新能源电源的优势，多采用混合供能系统作为全电力载运装备的动力系统。混合供能系统主要依靠能量管理策略，根据工况特性合理的进行各动力源之间的能量分配，从而实现系统优化。常用的混合供能系统的能量管理策略多采用低通滤波的策略来进行不同动力源之间的能量分配。这种策略虽然易于实现，但在驱动负载频繁波动或环境变化剧烈等情况下，混合供能系统很难快速响应，不利于系统的稳定性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种可减少混合供能系统的能量损耗、提高储能系统的使用寿命和载运装备运输的经济性的混合供能系统能量管理的自适应优化方法及系统，以解决上述
技术介绍
中存在的至少一项技术问题。
[0004]为了实现上述目的，本专利技术采取了如下技术方案：
[0005]一方面，本专利技术提供一种混合供能系统能量管理的自适应优化方法，包括：
[0006]采集负载功率；
[0007]根据负载功率计算优化目标的权重系数；
[0008]基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件；
[0009]基于约束条件，随机生成寻优因子的初始位置和速度，并进行迭代更新，最终计算得到截止频率；
[0010]基于计算得到的截止频率，进行低频动力源和高频动力源的能量分配；其中，将负载功率分为低频稳态功率分量和高频瞬态功率分量，按照下式计算：
[0011][0012]P
l
＝P
load
*G
f
[0013]P
h
＝P
load
*(1
‑
G
f
)
[0014]其中，f
c
为能量滤波的截止频率；P
load
是采集到的负载功率；P
l
是低频稳态功率分量；P
h
是高频瞬态功率分量；P
l
和P
h
分别作为低频动力源和高频动力源的参考功率。
[0015]优选的，优化目标的权重系数α的值由负载功率P
load
的均方根确定，包括：
[0016][0017]其中，P
load
(k+1)表示k+1时刻的负载功率，P
load
(k+1)表示k时刻的负载功率。
[0018]优选的，基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件，包括：
[0019]由于负荷的频繁波动，截止频率f
c
取固定值时分配的能量不能对负载变化进行自适应优化，增加混合供能系统的能量损失函数按照下式计算：
[0020][0021]其中，R
o.bat
和R
o.SC
分别是低频动力源和高频动力源的等效电阻；T
s
是仿真步长；V
bat
和V
SC
分别是低频动力源和高频动力源的输出电压，P
bat
和P
SC
分别表示低频动力源和高频动力源的输出功率。
[0022]优选的，低频动力源和高频动力源的输出功率按照下式计算：
[0023][0024]优选的，约束条件还包括：在优化混合供能系统的能量分配时，动力源的使用寿命，其优化的多目标函数按照下式计算：
[0025][0026]其中，I
bat
是低频动力源的输出电流；SOC
bat
和SOC
SC
分别是低频动力源和高频动力源的荷电状态。
[0027]优选的，自适应优化算法寻优因子位置和速度的更新按照下式计算：
[0028][0029][0030]其中，ω是惯性权重；是第i
th
个寻优因子的历史最优解；是全局最优解；和V
i(t)
分别代表第i
th
个寻优因子的位置和速度；c1和c2表示优化速度，为非负常数；r1和r2是介于0和1之间的随机数。
[0031]第二方面，本专利技术提供一种混合供能系统能量管理的自适应优化系统，包括：
[0032]采集模块，用于采集负载功率；
[0033]第一计算模块，用于根据负载功率计算优化目标的权重系数；
[0034]构建模块，用于基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件；
[0035]第二计算模块，用于基于约束条件，随机生成寻优因子的初始位置和速度，并进行迭代更新，最终计算得到截止频率；
[0036]分配模块，用于基于计算得到的截止频率，进行低频动力源和高频动力源的能量分配；其中，将负载功率分为低频稳态功率分量和高频瞬态功率分量，按照下式计算：
[0037][0038]P
l
＝P
load
*G
f
[0039]P
h
＝P
load
*(1
‑
G
f
)
[0040]其中，f
c
为能量滤波的截止频率；P
load
是采集到的负载功率；P
l
是低频稳态功率分量；P
h
是高频瞬态功率分量；P
l
和P
h
分别作为低频动力源和高频动力源的参考功率。
[0041]第三方面，本专利技术提供一种非暂态计算机可读存储介质，所述非暂态计算机可读存储介质用于存储计算机指令，所述计算机指令被处理器执行时，实现如上所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法。
[0042]第四方面，本专利技术提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序当在一个或多个处理器上运行时，用于实现如上所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法。
[0043]第五方面，本专利技术提供一种电子设备，包括：处理器、存储器以及计算机程序；其中，处理器与存储器连接，计算机程序被存储在存储器中，当电子设备运行时，所述处理器执行所述存储器存储的计算机程序，以使电子设备执行实现如上所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法的指令。
[0044]本专利技术有益效果：在混合供能系统能量分配过程中加入了对驱动负载波动的优化处理，有利于混合供能系统在不同负载等级下的能量优化的合理性；同时，既可以减少混合供能系统的能量损耗，又可以提高储能系统的使用寿命，从而提高载运装备运输的经济性。
[0045]本专利技术附加方面的优点，将在下述的描述部分中更加明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种混合供能系统能量管理的自适应优化方法，其特征在于，包括：采集负载功率；根据负载功率计算优化目标的权重系数；基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件；基于约束条件，随机生成寻优因子的初始位置和速度，并进行迭代更新，最终计算得到截止频率；基于计算得到的截止频率，进行低频动力源和高频动力源的能量分配；其中，将负载功率分为低频稳态功率分量和高频瞬态功率分量，按照下式计算：P
l
＝P
load
*G
f
P
h
＝P
load
*(1
‑
G
f
)其中，f
c
为能量滤波的截止频率；P
load
是采集到的负载功率；P
l
是低频稳态功率分量；P
h
是高频瞬态功率分量；P
l
和P
h
分别作为低频动力源和高频动力源的参考功率。2.根据权利要求1所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法，其特征在于，优化目标的权重系数α的值由负载功率P
load
的均方根确定，包括：其中，P
load
(k+1)表示k+1时刻的负载功率，P
load
(k+1)表示k时刻的负载功率。3.根据权利要求2所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法，其特征在于，基于优化目标的权重系数，确定能量分配的约束条件，包括：由于负荷的频繁波动，截止频率f
c
取固定值时分配的能量不能对负载变化进行自适应优化，增加混合供能系统的能量损失函数按照下式计算：其中，R
o.bat
和R
o.SC
分别是低频动力源和高频动力源的等效电阻；T
s
是仿真步长；V
bat
和V
SC
分别是低频动力源和高频动力源的输出电压，P
bat
和P
SC
分别表示低频动力源和高频动力源的输出功率。4.根据权利要求3所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法，其特征在于，低频动力源和高频动力源的输出功率按照下式计算：
5.根据权利要求3所述的混合供能系统能量管理的自适应优化方法，其特征在于，约束条件还包括：在优化混合供能系统的能量分配时，动力源的使用寿命，其优化的多目标函数按照下式计算：其中，I
bat
是低频动力源的输出电流；SOC
...

【专利技术属性】
技术研发人员：刁利军，张逸飞，金哲铭，裴皓颖，徐春梅，武琦雅，贾利民，李耀恒，孙士杰，张婧妍，王树宾，侯大志，
申请(专利权)人：北京交通大学，
类型：发明
国别省市：