一种轨道交通光储配置方法、系统及电子设备技术方案

本发明专利技术提供了一种轨道交通光储配置方法、系统及电子设备，属于轨道交通领域，方法包括：获取牵引变电站地区的历史光照强度数据；根据历史光照强度数据生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率；基于多个光伏发电功率典型场景及对应的概率，构建以总运行损耗最低为目标的光储配置模型，并求解得到光储配置结果；光储配置结果包括各光伏发电功率典型场景下各时刻电网与轨道交通系统交换的功率、储能装置的容量和充放电功率及光伏发电站的容量；根据光储配置结果对光伏发电站的容量、储能装置的容量和充放电功率及与电网交换的功率进行配置。本发明专利技术提高轨道交通系统的光伏渗透率，并且能够对牵引负荷进行削峰填谷。行削峰填谷。行削峰填谷。

【技术实现步骤摘要】
一种轨道交通光储配置方法、系统及电子设备


[0001]本专利技术涉及轨道交通领域，特别是涉及一种考虑光伏随机性和功率损耗的轨道交通光储配置方法、系统及电子设备。

技术介绍

[0002]随着能源和交通的需求日益增长，其中电气化铁路里程更是飞速发展，随之而来的是电能消耗急剧增加。为支撑可持续发展的战略，实现节能减排，进一步降低电气化铁路的综合能耗势在必行。光伏发电作为新能源的代表，具有易获取、无污染等优势，且部分地区铁路沿线的光伏资源十分丰富。考虑到高速列车牵引负荷的波动性，在牵引变电站接入光伏、配置混合储能系统，不仅可提高光伏渗透率，还可以对牵引负荷进行削峰填谷。基于上述背景和意义，对轨道交通能源自洽系统进行光伏供电和混合储能容量/功率配置的研究十分必要。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种考虑光伏随机性和功率损耗的轨道交通光储配置方法、系统及电子设备，可提高轨道交通系统的光伏渗透率，对牵引负荷进行削峰填谷。
[0004]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0005]一种轨道交通光储配置方法，包括：
[0006]获取牵引变电站地区的历史光照强度数据；
[0007]根据所述历史光照强度数据，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率；各光伏发电功率典型场景包括对应场景下各时刻的光伏发电功率；
[0008]基于多个光伏发电功率典型场景及各光伏发电功率典型场景的概率，构建以总运行损耗最低为目标的光储配置模型；
[0009]对所述光储配置模型求解，得到光储配置结果；所述光储配置结果包括光伏发电站的容量、储能装置的容量、各光伏发电功率典型场景下各时刻电网与轨道交通系统交换的功率及储能装置的充放电功率；
[0010]根据所述光储配置结果对光伏发电站的容量、储能装置的容量、储能装置的充放电功率及轨道交通系统与电网交换的功率进行配置。
[0011]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0012]一种轨道交通光储配置系统，包括：
[0013]数据获取单元，用于获取牵引变电站地区的历史光照强度数据；
[0014]场景确定单元，与所述数据获取单元连接，用于根据所述历史光照强度数据，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率；各光伏发电功率典型场景包括对应场景下各时刻的光伏发电功率；
[0015]模型建立单元，与所述场景确定单元连接，用于基于多个光伏发电功率典型场景
及各光伏发电功率典型场景的概率，构建以总运行损耗最低为目标的光储配置模型；
[0016]求解单元，与所述模型建立单元连接，用于对所述光储配置模型求解，得到光储配置结果；所述光储配置结果包括光伏发电站的容量、储能装置的容量、各光伏发电功率典型场景下各时刻电网与轨道交通系统交换的功率及储能装置的充放电功率；
[0017]配置单元，分别与所述求解单元、光伏发电站及储能装置连接，用于根据所述光储配置结果对光伏发电站的容量、储能装置的容量、储能装置的充放电功率及轨道交通系统与电网交换的功率进行配置。
[0018]为实现上述目的，本专利技术还提供了如下方案：
[0019]一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行上述的轨道交通光储配置方法。
[0020]根据本专利技术提供的具体实施例，本专利技术公开了以下技术效果：
[0021]本专利技术首先根据牵引变电站地区的历史光照强度数据生成光伏发电功率典型场景来描述光伏的随机性，然后，基于多个光伏发电功率典型场景及各光伏发电功率典型场景的概率，构建以总运行损耗最低为目标的光储配置模型，求解后得到光伏发电站的容量、储能装置的容量、各光伏发电功率典型场景下各时刻电网与轨道交通系统交换的功率、储能装置的充放电功率及光伏发电站与电网交换的功率，进而对光伏发电站的容量、储能装置的容量、储能装置的充放电功率及轨道交通系统与电网交换的功率进行配置，提高了轨道交通系统的光伏渗透率，能够对牵引负荷进行削峰填谷。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1为本专利技术提供的轨道交通光储配置方法的流程图；
[0024]图2为日光照强度典型场景的生成流程图；
[0025]图3为轨道交通能源自洽系统的示意图；
[0026]图4为本专利技术提供的轨道交通光储配置系统的示意图。
[0027]符号说明：
[0028]1‑
数据获取单元，2
‑
场景确定单元，3
‑
模型建立单元，4
‑
求解单元，5
‑
配置单元，6
‑
光伏发电站，7
‑
储能装置，8
‑
蓄电池，9
‑
超级电容。
具体实施方式
[0029]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0030]本专利技术的目的是提供一种轨道交通光储配置方法、系统及电子设备，考虑到高速列车牵引负荷的波动性，对牵引变电站接入的光伏发电站和储能装置进行配置，不仅能够
提高光伏渗透率，还能对牵引负荷进行削峰填谷。
[0031]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0032]实施例一
[0033]如图1所示，本实施例提供一种轨道交通光储配置方法，包括：
[0034]步骤100：获取牵引变电站地区的历史光照强度数据。
[0035]步骤200：根据所述历史光照强度数据，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率。各光伏发电功率典型场景包括对应场景下各时刻的光伏发电功率。
[0036]进一步地，步骤200包括：
[0037]步骤201：采用拉丁超立方采样方法对所述历史光照强度数据进行采样，得到多个日光照强度初始场景。具体地，针对光伏出力的随机性，本专利技术对牵引变电站地区的日光照强度历史数据进行拉丁超立方采样(Latin hyper cube sampling，LHS)，生成日光照强度初始场景。
[0038]设x1,x2,x3,...,x
p
是p个时间段内的光照强度，其累积概率分布函数为：F
xi
＝f
i
(x
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种轨道交通光储配置方法，其特征在于，所述轨道交通光储配置方法包括：获取牵引变电站地区的历史光照强度数据；根据所述历史光照强度数据，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率；各光伏发电功率典型场景包括对应场景下各时刻的光伏发电功率；基于多个光伏发电功率典型场景及各光伏发电功率典型场景的概率，构建以总运行损耗最低为目标的光储配置模型；对所述光储配置模型求解，得到光储配置结果；所述光储配置结果包括光伏发电站的容量、储能装置的容量、各光伏发电功率典型场景下各时刻电网与轨道交通系统交换的功率及储能装置的充放电功率；根据所述光储配置结果对光伏发电站的容量、储能装置的容量、储能装置的充放电功率及轨道交通系统与电网交换的功率进行配置。2.根据权利要求1所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，根据所述历史光照强度数据，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率，具体包括：采用拉丁超立方采样方法对所述历史光照强度数据进行采样，得到多个日光照强度初始场景；采用同步回代缩减法对多个日光照强度初始场景进行缩减，得到多个日光照强度典型场景；基于光照强度与光伏发电功率的线性关系，根据多个日光照强度典型场景，生成多个光伏发电功率典型场景，并确定各光伏发电功率典型场景的概率。3.根据权利要求2所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，采用以下公式确定光伏发电功率典型场景sw下t时刻的光伏发电功率：其中，为光伏发电功率典型场景sw下t时刻的光伏发电功率，为额定光伏功率，为光伏发电功率典型场景sw下t时刻的光照强度，β
N
为额定光照强度。4.根据权利要求1所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，所述储能装置包括蓄电池及超级电容；所述光储配置模型的目标函数为：minC＝C1+C2+C3+C4+C5‑
C6；C2＝C
SYS
‑
Ba
+C
OP
‑
Ba
+C
RC
‑
Ba
；C3＝C
SYS
‑
SC
+C
OP
‑
SC
+C
RC
‑
SC
；
C6＝C
totalsell
+C
sub
；其中，C为目标函数值，C1为电网向轨道交通系统传输功率的损耗，C2为蓄电池的全生命周期损耗，C3为超级电容的全生命周期损耗，C4为光伏发电损耗，C5为变流器损耗，C6为新能源损耗减量，SW为光伏发电功率典型场景的总数，P
sw
为光伏发电功率典型场景sw的概率，T为总时间跨度，C
price
为电网传输功率的损耗系数，为光伏发电功率典型场景sw下t时刻电网向轨道交通系统传输的功率，Δt为时间间隔，C
SYS
‑
Ba
为蓄电池的容量等值每日运行损耗，C
OP
‑
Ba
为蓄电池的运行维护损耗，C
RC
‑
Ba
为蓄电池的报废回收损耗减量，C
SYS
‑
SC
为超级电容的容量等值每日运行损耗，C
OP
‑
SC
为超级电容的运行维护损耗，C
RC
‑
SC
为超级电容的报废回收损耗减量，m
PV
为光伏发电站单位发电功率的运行损耗，为光伏发电功率典型场景sw下t时刻的光伏发电功率，r为折现率，L
converter
为变流器的使用寿命，C
converter
为变流器一次性损耗总值，C
totalsell
为向电网传输功率的损耗减量，C
sub
为新能源的损耗减量。5.根据权利要求1所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，所述光储配置模型的约束条件包括：功率平衡约束及储能装置约束；所述储能装置约束包括充放电功率约束及荷电状态约束。6.根据权利要求5所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，所述功率平衡约束为：6.根据权利要求5所述的轨道交通光储配置方法，其特征在于，所述功率平衡约束为：其中，为光伏发电功率典型场景s...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏世威，伍海仪，宋光辉，陈艳波，
申请(专利权)人：华北电力大学，
类型：发明
国别省市：