CN115115471B 基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法 （西南交通大学）

71.power&energysystem.2022,第147卷108904.基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统本发明公开基于全寿命周期成本的同相牵全寿命周期成本的同相牵引供电系统上层容量牵引供电系统日电费成本最低为目标的下层优本发明利用混合储能装置的充放电提高可再生2建立基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统上层容量规划模步骤2：在牵引负荷实测数据和光伏发电预测数据下，步骤3：以同相牵引供电系统全寿命周期成本最低为目标32.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其3.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其bo.f和kbo.v为蓄电池单位功率计划内和计划外维护成本；Tbh为电池每天工作时tot.T和Ptot.D分别为潮流控制器IGBT和Diode的总损耗；kc为潮流控制器日运行基础电4.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其5.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其42和κ3分别为蓄电池和潮流控制器退役折旧系6.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其tPV.max为提供给同相牵引供电系统的光伏有5通过引入非负变量p,pf和二进制变量v",并基于大M法进行线性化处理：及YNd11接线匹配变压器的变比；pr和pa分别为单相牵引变压器与α相变流器的电压电流使用多个圆的外接正方形来实现对圆的近似表达，取3个正方形个数即可满足精度要7.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其6根据下层模型优化调度得到的潮流控制器补偿功率计算IGBT模基于Coffin-Manson元件失效寿命模型和线性疲劳损伤模型得到潮流8.根据权利要求1所述的基于全寿命周期成本的同相牵引供电系统容量规划方法，其利用雨流计数算法从电池SOC曲线中提取一系列全周期和半周期，并计算相应周期的根据电池剩余循环次数和放电深度关系曲线进行评7电系统容量规划方法，将容量优化过程分为上层容量规划模型和下层系统优化调度模型，牵引供电系统在全寿命周期内成本最低时的系统8DC/DC变流器和辅助设备成本均与混合储能装置额定功率有关，潮流控制器的投资成本由kbo.v为蓄电池单位功率计划内和计划外维护成本；Tbh为电池每天工9[0047]g'-g"-g":和af分别为负荷制动时的有功功率和无功功率；[0063]通过引入非负变量PF,pf和二进制变压器以及YNd11接线匹配变压器的变比；pr和PU分别为单相牵引变压器与α相变流器的电[0069]-S,S"SS,:[0071]使用多个圆的外接正方形来实现对圆的近似表达，取3个正方形个数即可满足精[0079]基于Coffin-Manson元件失效寿命模型和线性疲劳损伤模型得到潮流控制器的寿[0082]利用雨流计数算法从电池SOC曲线中提取一系列全周期和半周期，并计算相应周[0085]本发明建立含光伏和混合储能的同相牵引供电系统的全[0087]本发明采用内嵌CPLEX求解器的鲸鱼算法对同相牵引供电系统双层模型进行求[0089]图2为本发明基于内嵌CPLEX求解器的鲸鱼算法的同相牵引供电系统容量规划流[0091]图4为本发明采用鲸鱼算法和其他智能算法求解本发明模型目标函数收敛曲线的[0093]本发明针对的同相牵引供电系统拓扑结构如图1所示，图2显示了用于内嵌CPLEXbp和kup分别表示蓄电池和超级电容每单位额定功率的成本，￥/kW；kc为潮流控制器[0123]系统的退役回收成本体现在未达到使用寿命的电池以及潮流控制器被拆解后剩[0126]潮流控制器寿命评估由两部分组成，一是基于电力电子器件物理失效机理计算容λC和串联电抗器λL等)失效率λother。m)]；和Zsa分别为IGBT/FWD的截止层-散热器之间的阻抗和散热器-环TMTTF为平均无故障时间。用雨流计数算法从电池SOC曲线中提取一系列全周期和半周期，并计算相应周期的放电深为目标的下层优化调度模型，求解得到混合储能装置充放电功率和潮流控制器补偿功率，[0163]式中：j表示蓄电池或超级电容；soc:a,sociw和soco分别为蓄电池或超级电容[0165]os"sp"⃞(30);[0171]通过引入非负变量p,pf和二进制变量vg,并基于大M法对公式(34)线性化。压器以及YNd11接线匹配变压器的变比；pr和PU分别为单相牵引变压器与α相变流器的电[0177]-ss"ss。(37);[0179]本专利使用多个圆的外接正方形来实现对圆的近似表达解器的鲸鱼算法求解公式(1)的目标函数，求出含光伏和混合储能的同相牵引供电系统在[0182]结合同相牵引供电系统双层容量规划模型，编写内嵌CPLEX商业求解器的鲸鱼算[0183]以案例1(既有传统牵引供电系统)，案例2(已有发明考虑混合储能和光伏接入但引负荷和光伏数据均保持一致，牵引所负荷数据由负荷过程仿真软件(ELBAS/WEBANET软CLCC_1)/CLCC_1优化，总成本相比于案例1减少了22.43而案例2总成本相比于案例1仅减少了8.02这是因为加入了案例3中考虑