[发明专利]一种含光伏和储能的轨道交通供电系统能量优化方法

说明书

本申请提供一种含光伏和储能的轨道交通供电系统能量优化方法，包括：步骤1：数据初始化，主要包括轨道交通牵引供电力系统能量优化模型和改进粒子群算法所涉及的各类参数；步骤2：建立轨道交通能量优化模型，包括光伏发电模型、储能模型和轨道交通牵引供电系统模型，并以经济性最优即运行成本最低为目标，设置优化目标函数和相应约束条件；步骤3：采用改进粒子群算法求解本系统的能量管理模型，通过迭代寻优，找出光伏发电、储能和大电网的最佳出力点。

技术领域

本发明涉及轨道交通电气化与自动化技术领域，尤其涉及一种含光伏和储能的轨道交通供电系统能量优化方法。

背景技术

近年来，能源危机、环境污染不断加剧，因此风力发电、光伏发电等可再生能源技术得到大量研究和应用。其中，清洁可靠、安全免维护的光伏发电是认可度和接受度最高的新能源之一。

与此同时，我国轨道交通建设规模增长迅速，预计到2030年将增长到4.5万公里。在城市轨道交通方面，我国有40余座城市获批建设城轨交通。可以预见，未来十年我国轨道交通仍将处于快速发展时期。轨道交通作为高速发展的高能耗单位，亟待提高轨道交通能效水平，落实节能减排目标。

轨道交通供电系统沿开行线路分布，且日负荷相对稳定，为光伏等分布式可再生能源和储能的接入提供了有利条件。光伏和储能接入轨道交通系统，既有助于实现分布式能源的就地消纳，又有利于降低轨道交通的能源消耗。鉴于此，本发明提出了一种含光伏和储能接入的轨道交通供电系统能量优化方法，旨在保障轨道交通供电系统的经济及绿色运营。

发明内容

本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种含光伏和储能的轨道交通供电系统能量优化方法。

一种含光伏和储能的轨道交通供电系统能量优化方法，包括以下步骤：

步骤1：数据初始化，初始化的数据包括：步骤2中轨道交通牵引供电力系统能量优化模型所涉及参数和步骤3中改进粒子群算法所涉及的参数；其中，步骤2涉及的参数包括：温度系数、标准测试条件下的光照强度、光伏电池阵列温度和最大输出功率值、储能系统最大最小储能容量、光伏发电单元运行维护系数、回归参数；步骤3涉及的参数包括：粒子个数、粒子空间维度、迭代次数、惯性权重值、学习因子、粒子初始位置；

步骤2：建立光伏发电模型、储能模型、轨道交通牵引供电系统模型，并以经济性最优即运行成本最低为目标，设置优化目标函数和相应约束条件；

具体为：

光伏阵列输出功率的计算公式为：

其中，P_PV-t是光伏电池阵列在光照强度为G(t)时的输出功率大小；G_STC、T_STC、P_STC分别是标准测试条件下的光照强度、光伏电池阵列温度和最大输出功率值；τ是温度系数，T(t)为t时刻光伏阵列的表面温度；

储能系统的能量管理模型如下：

其中，E_S(0)为储能系统初始储存容量，P_S(k)是储能系统在k(1≤k≤t)时段的充放电功率；P_S(t)是储能系统在t时段的充放电功率，分别是储能系统的最大、最小储能容量；η_C、η_D分别表示储能系统的充、放电效率；

轨道交通牵引负荷功率的计算公式为：

P_load-t＝a₁+b₂X_t+ε_t (4)