本技術(shù)涉及軌道交通牽引供電系統(tǒng)，更具體地，涉及一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、軌道交通牽引供電系統(tǒng)重以負(fù)序?yàn)橹鞯碾娔苜|(zhì)量問(wèn)題以及電分相環(huán)節(jié)嚴(yán)重制約了其安全、高質(zhì)和高效運(yùn)行，理想的解決方案是采用“雙邊供電”技術(shù)，在保證均衡電流滿足要求的前提下，實(shí)現(xiàn)分區(qū)所處分相的取消和供電能力的提高。由于目前我國(guó)電力系統(tǒng)“高壓環(huán)網(wǎng)，低壓解網(wǎng)，樹狀供電”的管理模式的限制，“雙邊供電”技術(shù)還未能得到工程應(yīng)用。

2、現(xiàn)有的技術(shù)方案是，基于全控型電力電子器件，在牽引所間分相處并聯(lián)潮流轉(zhuǎn)移裝置(power?transfer?device，ptd)，以實(shí)現(xiàn)相鄰牽引所之間潮流的貫通以及能量管理。但在實(shí)際使用中，若采用多個(gè)牽引變電所，不同牽引變電所的牽引負(fù)荷及新能源出力存在差異，需要主動(dòng)調(diào)節(jié)不同變電所之間的差異，如何以系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行為導(dǎo)向，提高牽引供電系統(tǒng)對(duì)沖擊性負(fù)荷的主動(dòng)控制能力和供電資源的利用效率，是現(xiàn)有的牽引供電系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的至少一個(gè)缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，能夠克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，使電池老化率及總運(yùn)行成本顯著降低。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的第一個(gè)方面，提供了一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法，該方法包括：

3、獲取牽引變電所負(fù)荷過(guò)程數(shù)據(jù)和光伏出力數(shù)據(jù)：

4、基于當(dāng)?shù)氐碾娰M(fèi)參數(shù)數(shù)據(jù)、所述牽引變電所負(fù)荷過(guò)程數(shù)據(jù)和所述光伏出力數(shù)據(jù)，建立優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)；

5、獲取混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率容量參數(shù)、光伏系統(tǒng)的功率參數(shù)、潮流控制器的功率參數(shù)、潮流轉(zhuǎn)移裝置的功率參數(shù)和三項(xiàng)電壓不平衡度國(guó)標(biāo)參數(shù)，并基于所述牽引變電所負(fù)荷過(guò)程數(shù)據(jù)和典型光照強(qiáng)度場(chǎng)景，建立優(yōu)化模型的約束條件，將所述優(yōu)化模型的約束條件線性化；

6、基于所述優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)所述線性化的優(yōu)化模型的約束條件，建立混合整數(shù)規(guī)劃模型；

7、求解所述混合整數(shù)規(guī)劃模型，獲取混合儲(chǔ)能裝置的最優(yōu)充放電功率、光伏最優(yōu)并網(wǎng)功率、潮流控制器和潮流轉(zhuǎn)移裝置中背靠背變流器最優(yōu)潮流功率，完成潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理優(yōu)化。

8、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

9、所述優(yōu)化模型的目標(biāo)函數(shù)為：

10、

11、其中，f是目標(biāo)函數(shù)，表示牽引變電所日運(yùn)行成本，i是牽引變電所的集合，i表示第i個(gè)牽引變電所，t是時(shí)間段的集合，t表示第t個(gè)時(shí)間段，δt是單位時(shí)間段，是牽引變電所的負(fù)荷需量功率，是牽引變電所從電網(wǎng)購(gòu)得的電能功率，是反饋回電網(wǎng)的電能功率，是光伏出力功率，是蓄電池的放電功率，是蓄電池的充電功率，是超級(jí)電容的放電功率，是超級(jí)電容的充電功率；是光伏運(yùn)行維護(hù)成本價(jià)格，是蓄電池運(yùn)行維護(hù)成本價(jià)格，是超級(jí)電容運(yùn)行維護(hù)成本價(jià)格，cdem是需量電費(fèi)價(jià)格；是同相牽引變電所購(gòu)電價(jià)格，是反饋回電網(wǎng)電能的征收費(fèi)用價(jià)格；

12、其中，

13、

14、nt為一天內(nèi)總的時(shí)間段數(shù)。

15、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

16、所述優(yōu)化模型的約束條件，包括系統(tǒng)潮流約束條件、混合儲(chǔ)能系統(tǒng)約束條件、公共電網(wǎng)功率約束條件、光伏發(fā)電約束條件、潮流控制器約束條件、潮流轉(zhuǎn)移裝置約束條件和三相電壓不平衡度約束條件。

17、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

18、所述系統(tǒng)潮流約束條件，包括：

19、

20、其中，是牽引變壓器有功潮流功率，是潮流控制器背靠背變流器α相有功潮流功率，是潮流控制器背靠背變流器β相有功潮流功率，是潮流控制器背靠背變流器β相無(wú)功潮流，是有功牽引負(fù)荷，是無(wú)功牽引負(fù)荷,是再生制動(dòng)功率的有功分量，是再生制動(dòng)功率的無(wú)功分量，是同相牽引變電所與電網(wǎng)交互功率的最大限值；

21、是同相牽引變電所與電網(wǎng)交互功率方向的二進(jìn)制變量，表示交互功率由電網(wǎng)流向同相牽引變電所，表示交互功率由同相牽引變電所反饋至電網(wǎng)；

22、是潮流轉(zhuǎn)移裝置的有功功率，是潮流轉(zhuǎn)移裝置的無(wú)功功率，ai，j是二進(jìn)制參數(shù)，ai，j＝1表示牽引變電所i和j相鄰，ai，j＝0表示牽引變電所i和j不相鄰。

23、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

24、所述混合儲(chǔ)能約束條件，包括：

25、

26、其中，是t時(shí)刻蓄電池存儲(chǔ)的電能，是t時(shí)刻超級(jí)電容存儲(chǔ)的電能，ηb，ch是蓄電池充電效率，ηb，dis是蓄電池放電效率，ηc，ch是超級(jí)電容充電效率，ηc，dis是超級(jí)電容放電效率，εb是蓄電池自放電率，εc是超級(jí)電容自放電率，是蓄電池荷電狀態(tài)的上限值，socb是蓄電池荷電狀態(tài)的下限值，是超級(jí)電容荷電狀態(tài)上限值，socc是超級(jí)電容荷電狀態(tài)下限值，是蓄電池的額定功率，是超級(jí)電容的額定功率；

27、是每日初始時(shí)段蓄電池存儲(chǔ)的電能，是每日最后時(shí)段蓄電池存儲(chǔ)的電能，是蓄電池初始荷電狀態(tài)，是蓄電池額定容量，是每日初始時(shí)段超級(jí)電容存儲(chǔ)的電能，是每日最后時(shí)段超級(jí)電容存儲(chǔ)的電能，是超級(jí)電容初始荷電狀態(tài)，是超級(jí)電容額定容量，和均是二進(jìn)制變量，表示蓄電池及超級(jí)電容處于放電狀態(tài)，表示蓄電池及超級(jí)電容處于充電狀態(tài)。

28、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

29、所述光伏出力約束條件為：

30、

31、其中，是光伏出力功率上界值；

32、所述潮流控制器約束條件，包括：

33、

34、其中，是第i個(gè)牽引變電所潮流控制器中背靠背變流器α相變流器的額定容量，是第i個(gè)牽引變電所潮流控制器中背靠背變流器β相變流器的額定容量；

35、所述潮流轉(zhuǎn)移裝置約束條件，包括：

36、

37、其中，是潮流轉(zhuǎn)移裝置的額定容量，是潮流轉(zhuǎn)移裝置從i個(gè)牽引變電所流向第j個(gè)牽引變電所方向的有功功率，是潮流轉(zhuǎn)移裝置從j個(gè)牽引變電所流向第i個(gè)牽引變電所方向的有功功率，是潮流轉(zhuǎn)移裝置從i個(gè)牽引變電所流向第j個(gè)牽引變電所方向的無(wú)功功率，是潮流轉(zhuǎn)移裝置從j個(gè)牽引變電所流向第i個(gè)牽引變電所方向的無(wú)功功率。

38、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

39、所述三相電壓不平衡約束條件，包括：

40、

41、

42、其中，εu是牽引變電所電網(wǎng)側(cè)三相電壓不平衡度，us是電網(wǎng)側(cè)線電壓，scap是電網(wǎng)側(cè)線短路容量，是國(guó)標(biāo)中三相電壓不平衡度上限值，it(-)是電網(wǎng)側(cè)負(fù)序電流，ut是牽引變壓器出口處電壓，uα是背靠背變流器α相出口處電壓，n1是單相牽引變壓器變比，n2是高壓匹配變壓器變比，a是復(fù)數(shù)算子ej120°，是單相牽引變壓器的電壓電流相角差，是背靠背變流器α相的電壓電流相角差，it是牽引變壓器電流，iα是背靠背變流器α相的電流。

43、進(jìn)一步地，上述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法還包括：

44、所述將所述優(yōu)化模型的約束條件線性化，具體包括：

45、將函數(shù)線性化為

46、max(ptdem)＝pdem,max

47、

48、其中，pdem，max是表示一天中最大需量值的輔助變量；

49、基于所述潮流控制器約束條件和所述潮流轉(zhuǎn)移裝置約束條件，將其線性化為

50、

51、其中，np是pq半圓被等分的扇形數(shù)量，滿足q≥0，δθ是扇形夾角，(pk，qk)是扇形與pq半圓的分割點(diǎn)坐標(biāo)；

52、基于所述三相電壓不平衡約束條件，將其線性化為

53、

54、其中，和都是輔助變量，是二進(jìn)制變量。

55、按照本發(fā)明的第二個(gè)方面，還提供了一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理設(shè)備，其包括至少一個(gè)處理單元、以及至少一個(gè)存儲(chǔ)單元，其中，所述存儲(chǔ)單元存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序被所述處理單元執(zhí)行時(shí)，使得所述處理單元執(zhí)行上述任一項(xiàng)所述方法的步驟。

56、按照本發(fā)明的第三個(gè)方面，還提供了一種存儲(chǔ)介質(zhì)，其存儲(chǔ)有可由潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理設(shè)備執(zhí)行的計(jì)算機(jī)程序，當(dāng)所述計(jì)算機(jī)程序在潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理設(shè)備上運(yùn)行時(shí)，使得所述潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理設(shè)備執(zhí)行上述任一項(xiàng)所述方法的步驟。

57、總體而言，通過(guò)本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有益效果：

58、(1)本發(fā)明提供的一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法，建立以光伏出力、混合儲(chǔ)能裝置充放電策略、潮流控制器和潮流轉(zhuǎn)移裝置為決策變量的牽引供電系統(tǒng)優(yōu)化運(yùn)行模型，通過(guò)將原始優(yōu)化模型中的非線性約束進(jìn)行線性化處理，得到混合整數(shù)線性規(guī)劃模型并求解，可以獲取牽引供電系統(tǒng)能量管理配置參數(shù)，顯著降低了電池老化率和總運(yùn)行成本；

59、(2)本發(fā)明提供的一種潮流貫通式牽引供電系統(tǒng)能量管理方法相較傳統(tǒng)非潮流貫通方法提升了光伏滲透率，降低了棄光，此外不同牽引變電所之間的負(fù)荷差異得到平衡，電池老化率牽引變電所整體運(yùn)行成本顯著降低，牽引供電系統(tǒng)對(duì)沖擊性負(fù)荷的主動(dòng)控制能力以及供電資源的利用效率得到提高。