在电气化铁路牵引供电系统中,铁路能量路由器(railway energy router,RER)用于回收列车制动能量、接入光伏等新能源,同时改善负序、无功等电能质量,但是既有结构包含两套逆变器和变压器,存在成本高、工程应用难的问题。为此,提出一种基...在电气化铁路牵引供电系统中,铁路能量路由器(railway energy router,RER)用于回收列车制动能量、接入光伏等新能源,同时改善负序、无功等电能质量,但是既有结构包含两套逆变器和变压器,存在成本高、工程应用难的问题。为此,提出一种基于跨相式单相逆变器的新型铁路能量路由器结构,其交流侧跨接α/β相牵引母线、直流侧接入光伏储能。首先,推导新型结构的数学模型和工作原理;然后,针对逆变器传统两端口模式转变为RER的三端口模式存在的有功/无功耦合问题,提出增加无功补偿装置的硬件解耦方法;其次,针对新型RER三端口间多向能流问题,提出一种多层协调优化控制策略。最后,基于典型工况及实测数据,进行了仿真验证,结果表明:三相电压不平衡度从2.52%降低至1.58%,平均功率因数从0.688上升至0.966,再生制动回收率61.65%,光伏消纳率94.16%;主设备容量降低42.31%,成本降低37.23%,说明所提新型RER在实现现有RER相同功能的前提下大幅降低了成本,具有重要的理论和工程价值。展开更多
为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,E...为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间,由于随机性,算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition,PSC)下陷入局部最优,并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港地区四季实际算例4个部分,并与其他5种算法进行对比分析,以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明,采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能,尤其是在春季低辐照度的条件下,EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm,DA)、增量电导法(incremental conductance method,INC)、扰动观测法(perturbation observation method,P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。展开更多
光伏发电系统的不稳定性严重影响储能系统的使用寿命。文章基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)实现超级电容的荷电状态(State of Charge,SOC)估算,并根据光伏输出的实时功率和超级电容的SOC,提出一种新型可控拓扑结构,实...光伏发电系统的不稳定性严重影响储能系统的使用寿命。文章基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)实现超级电容的荷电状态(State of Charge,SOC)估算,并根据光伏输出的实时功率和超级电容的SOC,提出一种新型可控拓扑结构,实现超级电容与蓄电池的混合储能,减缓了蓄电池充电电压突变的影响。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,结果表明,在混合储能策略下,EKF估算SOC的误差在4%以内,明显抑制了蓄电池输入端电压的波动,可有效降低光伏输出不稳定性对蓄电池使用寿命的影响。展开更多
随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路...随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路长大坡道地面式再生制动能量混合储能系统容量优化配置问题,在分析高速铁路长大坡道绿电资源获取方式、光伏出力和制动能量特性的基础上,考虑绿电牵引场景下长大坡道混合储能系统不同时间维度下功率特性及各运行工况能量特性,给出基于储能需求密度的混合储能系统再生制动与光伏闲时能量并行回收的分段配置方案;针对不同储能介质的特性分别建立优化模型,利用基于Levy飞行的改进模拟退火算法(simulated annealing algorithm based on Levy flight,LESA)进行优化求解;最后,选取西成高铁某牵引变电所实测数据进行算例分析。结果表明,所提优化配置策略能够在同时考虑光伏出力与再生制动能量线内外绿电的情况下,实现对高铁长大坡道混合储能系统容量的优化配置,有效提高牵引供电系统绿电占比,缩短储能系统成本回收年限,可为高速铁路储能系统工程化应用提供参考,促进轨道交通牵引用能绿色低碳化发展。展开更多
文摘在电气化铁路牵引供电系统中,铁路能量路由器(railway energy router,RER)用于回收列车制动能量、接入光伏等新能源,同时改善负序、无功等电能质量,但是既有结构包含两套逆变器和变压器,存在成本高、工程应用难的问题。为此,提出一种基于跨相式单相逆变器的新型铁路能量路由器结构,其交流侧跨接α/β相牵引母线、直流侧接入光伏储能。首先,推导新型结构的数学模型和工作原理;然后,针对逆变器传统两端口模式转变为RER的三端口模式存在的有功/无功耦合问题,提出增加无功补偿装置的硬件解耦方法;其次,针对新型RER三端口间多向能流问题,提出一种多层协调优化控制策略。最后,基于典型工况及实测数据,进行了仿真验证,结果表明:三相电压不平衡度从2.52%降低至1.58%,平均功率因数从0.688上升至0.966,再生制动回收率61.65%,光伏消纳率94.16%;主设备容量降低42.31%,成本降低37.23%,说明所提新型RER在实现现有RER相同功能的前提下大幅降低了成本,具有重要的理论和工程价值。
文摘为解决混合光伏-温差(photovoltaic thermoelectric generator,PV-TEG)系统的最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)问题以提高能源转换效率和利用率,提出了一种基于指数分布优化器(exponential distribution optimizer,EDO)的混合PV-TEG系统MPPT技术。EDO通过模拟指数分布的随机变化来搜索潜在的解空间,由于随机性,算法可有效避免在局部遮蔽条件(partial shading condition,PSC)下陷入局部最优,并在搜索空间中广泛探索以找到最优解。算例研究包括启动测试、太阳辐照度阶跃变化、随机变化、香港地区四季实际算例4个部分,并与其他5种算法进行对比分析,以较为全面地验证所提EDO技术在混合系统MPPT应用中的可行性和有效性。仿真结果表明,采用EDO的混合PV-TEG系统在不同运行条件下均能稳定、高效地实现最优越的MPPT性能,尤其是在春季低辐照度的条件下,EDO产生的能量分别超过蜻蜓算法(dragonfly algorithm,DA)、增量电导法(incremental conductance method,INC)、扰动观测法(perturbation observation method,P&O)能量输出的68.85%、66.13%和59.69%。
文摘光伏发电系统的不稳定性严重影响储能系统的使用寿命。文章基于扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter,EKF)实现超级电容的荷电状态(State of Charge,SOC)估算,并根据光伏输出的实时功率和超级电容的SOC,提出一种新型可控拓扑结构,实现超级电容与蓄电池的混合储能,减缓了蓄电池充电电压突变的影响。在MATLAB/Simulink中搭建仿真模型,结果表明,在混合储能策略下,EKF估算SOC的误差在4%以内,明显抑制了蓄电池输入端电压的波动,可有效降低光伏输出不稳定性对蓄电池使用寿命的影响。
文摘随着高速铁路的快速发展,其节能减碳问题倍受关注。将绿色电能用于牵引供电是有效的节能降耗手段,若将高速铁路的大量再生制动能量合理利用,由废电转为绿电,亦可推进牵引供电用能的清洁能源化。针对光伏接入牵引供电系统条件下高速铁路长大坡道地面式再生制动能量混合储能系统容量优化配置问题,在分析高速铁路长大坡道绿电资源获取方式、光伏出力和制动能量特性的基础上,考虑绿电牵引场景下长大坡道混合储能系统不同时间维度下功率特性及各运行工况能量特性,给出基于储能需求密度的混合储能系统再生制动与光伏闲时能量并行回收的分段配置方案;针对不同储能介质的特性分别建立优化模型,利用基于Levy飞行的改进模拟退火算法(simulated annealing algorithm based on Levy flight,LESA)进行优化求解;最后,选取西成高铁某牵引变电所实测数据进行算例分析。结果表明,所提优化配置策略能够在同时考虑光伏出力与再生制动能量线内外绿电的情况下,实现对高铁长大坡道混合储能系统容量的优化配置,有效提高牵引供电系统绿电占比,缩短储能系统成本回收年限,可为高速铁路储能系统工程化应用提供参考,促进轨道交通牵引用能绿色低碳化发展。
