[发明专利]一种电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化方法

说明书

本发明公开了一种电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化方法，具体为：将电动汽车与牵引变电所进行电气连接，通过将列车牵引制动策略和电动汽车充放电策略设置为优化变量，根据设计性能和电动汽车随机接入状态设置约束条件，确定优化目标函数，建立满足单目标最优或多目标优化的电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化模型；利用智能优化算法对所有可能的列车牵引制动策略及电动汽车充放电策略进行自动比选，确定符合优化目标的最优方案。本发明能高效、快速、准确的确定系统节能运行方案，提高了电动汽车接入交流城轨供电系统节能运行的精细化水平，降低了交流城轨供电系统的电费成本，满足了电动汽车的充电需求。

技术领域

本发明属于含电动汽车接入的交流城轨供电系统能源优化技术领域，尤其涉及一种电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化方法。

背景技术

随着能源的日益短缺和可持续发展理念的不断深入，节能减排已成为一个新的研究课题。城轨运营能耗需求将随着城轨运营里程的不断增长而增加。考虑到列车频繁制动进站产生的大量的再生制动能量含有较多的负序分量，将对电网的安全稳定运行造成干扰,供电部门将对这部分能量收取罚金。可以考虑在交流城轨供电系统中引入储能装置，将会有效吸收这部分再生制动能量，降低铁路的电费成本。如果将交流城轨供电系统与电动汽车充电系统相连接，将电动汽车作为交流城轨供电系统的灵活储能装置，可以大大降低铁路部门在储能装置上投资成本，同时满足电动汽车的充电需求，高效利用再生制动能量，降低城市轨道交通的电费成本。

此外，电气化铁路牵引负荷具有冲击性和随机波动性，这不仅影响牵引供电系统的稳定性和可靠性，同时还直接决定了储能装置的充放电策略。然而，既有牵引供电系统并不具备主动调节牵引负荷冲击性、确定最优电动汽车充放电策略的能力。因此，电动汽车参与到交流城轨供电系统中，实现列车牵引/制动策略及电动汽车充放电策略的协同优化的问题亟待解决。

发明内容

针对含电动汽车接入的交流城轨供电系统，为了提高再生制动能量的利用率，同时满足电动汽车的充电需求，降低铁路的电费成本，实现了列车牵引/制动策略与电动汽车充放电策略优化之间的有效连接。本发明提供一种电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化方法。

本发明的目的是通过如下手段实现的。

一种电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化方法，其特征在于：将电动汽车与牵引变电所进行电气连接，以列车牵引/制动策略G和电动汽车充放电策略(其中t＝1,2,...,T,n＝1,2,...,N)作为优化变量，根据设计性能和电动汽车随机接入状态设置约束条件，包括但不限于：牵引网T最低工作电压U_min和最高工作电压U_max、电动汽车离开时间T_n、预期荷电状态SOC_n、电动汽车电池最大充放电功率电动汽车电池最大容量确定优化目标函数，包括但不限于：牵引变电所最低电费成本(C_total)；通过如下步骤得到满足单目标最优或多目标满意优化的电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行方案：

步骤1：输入电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的优化变量和初始化赋值；

步骤2：输入电动汽车参与交流城轨供电系统节能运行的性能要求、约束条件及迭代收敛条件；

步骤3：将步骤1和步骤2的数据输入选定的优化目标函数；

步骤4：利用智能算法自动迭代寻优；

步骤5：满足收敛条件后输出优选结果。

对上述数学模型进行计算机自动寻优，优化模型结构如图2所示。其中智能算法可采用灰狼算法、遗传算法、粒子群算法等，在约束条件限制域内对所有可能的节能运行方案计算目标函数值，通过计算机自动比选筛选优化方案，在满足迭代收敛条件时完成整个优化过程，确定最优供电方案或满意方案。