氢燃料电池有轨电车混合储能系统的节能运行优化

针对燃料电池/超级电容/锂电池混合储能有轨电车能量管理中存在的等效能耗受负载随机性影响较大,无法保证全局功率分配最优的问题,同时为进一步提升燃料经济性,提出一种基于外部能耗的运行优化策略。首先,将负载能量需求分为内部能源燃料电池的实时燃料消耗和外部电源锂电池/超级电容的电能消耗两部分;其次,旨在通过将等效能耗最小化策略的目标函数改写为最大化外部电源出力,以分担燃料电池的高功率负载压力,使其不需要评估等效能耗,从而达到增强对负载变载的鲁棒性,同时最小化实时氢耗的目的;最后,将所提优化策略与等效能耗最小化及状态机和功率解耦策略进行对比分析。结果表明:在整个循环工况中,所提方法相较于等效能耗最小化策略燃料电池氢气消耗降低17.68g,峰值电流降低21.81A;相较于状态机和功率解耦策略氢气消耗降低39.04g,峰值电流降低56.9A,且母线电压偏移范围和各能量源应力均有显著改善。

基于动态混合度的储能式有轨电车能量管理策略

为了提高混合储能式有轨电车的系统效率和运行经济性,基于动态混合度和系统效率之间的关系,提出了基于动态混合度在线凸规划的混合储能式有轨电车能量管理策略.首先基于混合储能式有轨电车各系统参数,对各部件进行建模;其次采用在线凸规划法求解,得到了系统每一时刻的最优动态混合度;最后以有轨电车的典型工况为例,在RT-LAB实时仿真平台研究动态混合度对系统效率的影响.研究结果表明动态混合度同系统效率之间存在凸函数关系:在相同参数条件下,基于动态混合度的在线凸规划能量管理策略较传统的功率跟随式能量管理策略系统瞬时效率最高提升9.6%;当完成整条线路运行,可节省电量2 886.2 kJ,运行经济性提升3.29%.

有轨电车的电池/超级电容器能量管理

为优化能量管理策略,建立有轨电车模型,包括整车动力学模型、电池电路模型、电池寿命模型和超级电容器模型。基于庞特里亚金极大化原理(PMP),以列车运行成本(包括列车运行能耗成本和电池寿命成本)最小化为目标,同时考虑相关约束条件,对能量管理策略进行优化。基于列车实际运行工况,通过仿真进行对比,得出:与传统的阈值法能量管理策略相比,所提出的PMP能量管理策略能够节省13%的运行成本。