[发明专利]一种混合储能式有轨电车系统的配置优化方法

权利要求书

1.一种混合储能式有轨电车系统的配置优化方法，其特征在于，包括步骤：

S10,建立有轨电车的混合储能式动力系统的全寿命周期经济性模型，用以量化混合储能式动力系统在全寿命周期下的成本；建立有轨电车混合储能式动力系统的体积模型，用以量化混合储能式动力系统的体积大小；

S20,以储能式动力系统的成本和体积为目标，以锂电池数量和超级电容数量为优化变量，根据全寿命周期经济性模型的量化结果和体积模型的量化结果构建多目标函数；

以所述混合储能式动力系统中锂电池数量n_b与超级电容数量n_s为优化变量，建立多目标函数：

目标函数F＝{F1，F2}：

其中，C_{b_cost}为锂电池的全寿命周期成本，C_{sc_cost}为超级电容的全寿命周期成本；a_b为单体锂电池和系统间的比例系数，a_s为单体超级电容和系统间的比例系数；v_b为单个锂电池体积，v_s为单个超级电容体积；

S30,根据混合储能式动力系统有轨电车动力性和安全性的要求，确定优化搜索空间；

根据混合储能式动力系统有轨电车动力性和安全性的要求设置的约束条件包括最大功率约束、能量约束、动力源功率约束、SOC约束和最大空间约束，从而确定优化搜索空间；

所述最大功率约束：混合储能式动力系统的输出功率应满足有轨电车运行过程中的最大功率需求；

所述能量约束：混合储能式动力系统应满足有轨电车行驶全线的能量需求；

所述动力源功率约束：混合储能式动力系统中锂电池和超级电容输出功率应处于设定的输出功率范围内；

所述SOC约束：混合储能式动力系统中锂电池和超级电容的SOC应处于设置的SOC范围内，否则影响储能系统寿命；

所述最大空间约束：混合储能式动力系统中锂电池和超级电容的总体积不超过系统的最大值；

约束条件表达式为：

式中，P_max表示行驶过程的最大功率值；η_d1表示锂电池侧DC/DC变换器传输效率；η_b表示锂电池能量效率；P_b表示单体锂电池的额定输出功率；η_d2表示锂电池侧DC/DC变换器传输效率；η_s表示超级电容能量效率；P_s表示单体超级电容的额定输出功率；E_max表示有轨电车行驶全线的能量需求；E_b表示单体锂电池的能量；E_s表示单体锂电池的能量；w₁表示为出于性能和安全考虑，所设置的工程裕量；P_{b_min}、P_{b_max}、P_{s_min}、P_{s_max}分别表示锂电池和超级电容输出功率的上限和下限；SOC_{b_min}、SOC_{b_max}、SOC_{s_min}、SOC_{s_max}分别表示锂电池和超级电容SOC的上限和下限；V_max表示系统最大的空间尺寸；

S40,在所述优化搜索空间内，采用枚举法对所述多目标函数进行求解，获取配置方案。

2.根据权利要求1所述的一种混合储能式有轨电车系统的配置优化方法，其特征在于，在所述步骤S10中，所述混合储能式动力系统的全寿命周期成本模型包括购置成本模型、替换成本模型和维修成本模型。