【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于能源控制，具体涉及一种物面向城市轨道交通的能源路由器结构及其控制方法。
技术介绍
1、城市轨道交通是城市公共交通系统中的重要组成部分，为城市居民提供了便捷的出行方式。然而，随着城市交通需求的增长和能源危机的加剧，城市轨道交通能源利用效率的提高成为了一个亟待解决的问题。同时立车站点对供热(供冷)有很大的需求，大约占整个车站能耗的60％，但是其能源来源均为电能，形式单一且经济性低。为此，本专利技术提出了基于能源路由器的城市轨道交通供能系统，通过热电联产的形式提高城市轨道交通供电的经济型，同时依赖多端口电能路由器用来实现新能源接入。
2、城市轨道交通能源路由器是一种能够对城市轨道交通能源进行有效调度和管理的系统。通过对城市轨道交通能源的收集、分析和管理，能够实现对城市轨道交通的能源利用进行最优化，城市轨道交通能源路由路可实现如下功能。
3、提高城市轨道交通的能源利用效率。城市轨道交通作为城市公共交通的重要组成部分，对城市居民的出行和生活起到了重要的支持作用。但是，由于城市轨道交通的能源利用效率较低，导致能源的浪费和环境的污染。基于城市轨道交通能源路由器的研究可以通过对城市轨道交通能源的收集、分析和管理，实现对城市轨道交通的能源利用进行最优化，提高城市轨道交通的能源利用效率，减少能源的浪费和环境的污染。
4、促进城市轨道交通的可持续发展。城市轨道交通的可持续发展是一个重要的研究方向。基于城市轨道交通能源路由器的研究可以实现对城市轨道交通能源的收集、分析和管理，促进城市轨道交通的可持续发展
5、推动城市轨道交通智能化发展。城市轨道交通智能化发展是城市交通发展的重要方向。基于城市轨道交通能源路由器的研究可以实现对城市轨道交通能源的智能调度和管理，推动城市轨道交通的智能化发展。这种系统可以通过数据分析和算法优化，实现对城市轨道交通能源的智能调度和管理，从而提高城市轨道交通的智能化城市轨道交通作为城市重要的公共交通方式，对能源的需求量日益增加，加上城市轨道交通系统的复杂性和规模，使其成为城市能源消耗的重要组成部分。然而，传统的能源供应方式存在很多问题，如能源消耗高、污染排放大等。因此，采用新能源供应方式成为减少城市轨道交通能源消耗的重要途径。
技术实现思路
1、为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种面向城市轨道交通的能源路由器结构及其控制方法。
2、本专利技术要解决的技术问题，通过以下技术方案实现：
3、一种面向城市轨道交通的能源路由器结构，包括路由器本体，路由器本体上设置有并网端口、列车端口、氢气燃料电池端口、交流负载供电端口、光伏端口、储能电池端口、电解水装置端口以及燃气轮机发电端口；
4、所述并网端口用于将地铁供电系统与外部电网电连接；
5、所述列车端口是双向端口，用于为列车供电，同时回收列车制动能量；
6、所述氢气燃料电池端口用于将地铁供电系统多余的电能回收，通过电解水装置消纳多余的电能，将电能以氢气的形式储存起来；
7、所述交流负载供电端口用于为地铁供电系统的各种消耗提供能源；
8、所述光伏端口用于将光伏板产生的电能纳入地铁供电系统中；
9、所述储能电池端口用于储列车制动时的能量和站点多余的电能；
10、所述电解水装置端口用于消纳多余的电能，将电能以氢气的形式储存起来；
11、所述燃气轮机发电端口用于燃烧天然气产生电能供地铁供电系统使用。
12、进一步的改进，所述光伏端口采用交错并联boost结构，以减少电流纹波；
13、所述并网端口采用全桥电路，实现双向功率流动；
14、所述储能电池端口采用多级交错并联buck-boost结构，降低纹波；
15、所述列车端口采用输入并联输出串联型dab解耦股，实现双向电能传输，并且列车端口通过检测输电压值以确定提供能量或回收制动能量；
16、所述交流负载供电端口采用三相全桥电路，为车站提供三相交流电能；
17、所述储能电池端口接口采用交错并联buck-boost结构，回收电能；
18、所述电解水装置端口采用buck降压电路，提供稳定的直流电压，消耗多余的电能并产生氢气绿色能源；
19、所述燃气轮机端口连接燃气轮机，将轮机产生的电能引入系统中进行重新利用。
20、进一步的改进，所述所述储能电池端口为氢气燃料电池储能端口。
21、一种上述的面向城市轨道交通的能源路由器结构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
22、步骤一、设置优化目标函数f：
23、min f＝cenergy+cec+cmai
24、
25、其中，cenergy为能源购买成本，cec为系统碳排放价格,cmai为系统维护成本,t为系统单位采样时间，t为总体计算周期；m(t)为当前时刻电价，n(t)为当前时刻气价，pbuy,ele(t)和pbuy,gas(t)分别是设备的电功率以及气体功率,ηbuy,ele和ηbuy,gas分别是设备购买电、气量的对应电功，气功转换效率；cec为对应碳交易价格，min表示最小化；
26、步骤二、在满足能源调度的情况下对优化目标函数求解。
27、进一步的改进，cec的计算方法如下：
28、
29、其中，ec为需要购买的碳排放权额，，α是碳交易的基础价格，l是碳排放的区间长度，β是碳排放的价格增加比率。
30、进一步的改进，cmai的计算方法如下：
31、
32、其中，cbat是电池的退化成本；n是储能蓄电池的数量，soct是t时刻储能电池荷电状态，表征电池容量，soct-1是t-1时刻储能电池荷电状态，前后两个采样时间点的电池容量值相减，表示电池的放电量多少；discharge表示耗电量，charge表示充电量。
33、进一步的改进，在满足能源调度的情况下对优化目标函数求解的方法如下：
34、2.1)设置约束条件：
35、设置电解水装置出力约束
36、
37、为当前时刻电解水产氢功率，为电解水装置设备效率，为电解水设备输入电能功率；为电解水设备功率最小值，为电解水设备功率最大值；分别表示电解水设备爬坡功率上下限；t表示单位采样时间段；
38、设置燃气轮机出力约束：
39、
40、是燃气轮机产电功率，是产电效率，pchp_m,m(t)是甲烷输入功率，是chp_m产热功率，是产热效率，分别为输入功率上下限，分别为爬坡功率约束上下限，分别为电热比上下限；
41、设置氢气燃料电池出力约束：
42、
43、是氢气燃料电池产电功率，是产电效率，是氢气输入本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，包括路由器本体，路由器本体上设置有并网端口、列车端口、氢气燃料电池端口、交流负载供电端口、光伏端口、储能电池端口、电解水装置端口以及燃气轮机发电端口；
2.如权利要求1所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，所述光伏端口采用交错并联Boost结构，以减少电流纹波；
3.如权利要求1所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，所述所述储能电池端口为氢气燃料电池储能端口。
4.一种权利要求1-3任一所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
5.如权利要求4所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构的控制方法，其特征在于，CEC的计算方法如下：
6.如权利要求4所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构的控制方法，其特征在于，CMai的计算方法如下：
7.如权利要求4所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构的控制方法，其特征在于，在满足能源调度的情况下对优化目标函数求解的方法如下：
【技术特征摘要】
1.一种面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，包括路由器本体，路由器本体上设置有并网端口、列车端口、氢气燃料电池端口、交流负载供电端口、光伏端口、储能电池端口、电解水装置端口以及燃气轮机发电端口；
2.如权利要求1所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，所述光伏端口采用交错并联boost结构，以减少电流纹波；
3.如权利要求1所述的面向城市轨道交通的能源路由器结构，其特征在于，所述所述储能电池端口为氢气燃料电池储能端口。
【专利技术属性】
技术研发人员：陈坚，李昕，连学军，金涛，崔宪阳，
申请(专利权)人：福州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。