城轨交通地面式超级电容储能系统容量配置优化方法研究

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1、学校代码：硕士学位、城轨交通地面式超级电容储能系统容量配置优化方法研究作者姓名王彬学科专业电气工程指导教师杨中平教授培养院系电气工程：硕士学位论文城轨交通地面式超级电容储能系统容量配置优化方法研究作者：王彬导师：杨中平北京交通大学年月学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解北京交通大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权北京交通大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，提供阅览服务，并采用影印、縮印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：泰崎千签字日期：年

2、月签字日期：丨乂年、月中图分类号：学校代码：：密级：公开北京交通大学硕士学位论文城轨交通地面式超级电容储能系统容量配置优化方法研究作者姓名：王彬学号导师姓名：杨中平职称学位类别：工学学位级别学科专业：电气工程研究方向北京交通大学年月致谢论文终于写到了这，日以继夜的论文写作即将画上句号，内心不免有一丝欣喜。然欣喜之余也有些许不舍，因为这同样意味着我在北京交通大学的学习生活即将结束。回首在交大的日子，七年时光恍若一瞬，能够在如此美丽的校园中遇到如此多美好的人和美好的事，内心充满了感恩。首先要感谢的就是我的导师杨中平教授，第一次认识杨老师，是在我大二的轨道班导论课上，杨老师幽默风趣的话语以及对轨道事

3、业的热情给我留下了深刻的印象，仿佛冥冥中的注定，大四通过保研非常幸运地成为了杨老师的一名学生。从大四进入研究室至今，杨老师为我的学术研究提供了非常多的建议，他在学术上精益求精的治学态度以及为人处世上的言传身教让我受益匪浅，在此我由衷感谢杨老师四年来对我的关心和指导。林飞副教授对我的科研工作提供了很多悉心的指导，在学习和生活上给予了我很多的关心和帮助。林老师常常能够以他渊博的知识、敏锐的洞察力让我及时发现学术上的疏漏和错误，他谦和务实的处世态度也始终是我学习的榜样；在实验室工作以及撰写论文期间，赵坤博士、夏欢博士、方晓春博士、郭磊博士、王椹榕师姐、胡斌师兄、赵莹莹、赵亚杰、胡亮、涂熙、赵冬等同学

4、为我的科研工作给予了很多热情帮助，在此表示感激。特别感谢超级电容组的赵坤博士、夏欢博士、王椹榕师姐、胡斌师兄、赵亚杰、赵莹莹、贾兆欣、王俊兴、陈怀鑫、皇甫海文等同学，为了完成共同的科研目标，大家一起付出了艰辛的努力，组内同学思想的碰撞也给我的科研注入了很多灵感和动力，非常谢谢大家！我还要感谢我亲爱的父母和亲朋好友，他们的支持、理解和帮助是我在学校能够专心完成学业的前提和保证。最后，我要感谢我的跑步习惯，它给了我很多思考的时间，让我学会了享受孤独，在过去无数的日子里，一度成为支撑我奋斗下去的源泉。跑步不仅给予了我在健康的心态和身体，更重要的是给予了我在面对困难时永不服输的斗志，在未来的日子里，我

5、将继续与跑步相伴，我对未来充满信心。中文摘要中文摘要城市轨道交通相比于其他交通方式具有运量大、准点安全、节能环保等显著优点。近年来，随着城轨列车再生制动技术的普及，列车再生失效情况频繁发生。如何利用储能技术来降低列车发生再生失效频率，降低城轨交通运行能耗，已经成为国内外城轨交通领域的研究热点。超级电容由于其充放电速度快、循环寿命长、环境友好等特点，在解决城轨交通再生失效问题中具有独特的优势与发展前景。基于此背景，本文围绕着地面式超级电容在城轨线路中的容量配置及其优化进行了深入的研究。论文搭建了一套考虑地面式储能装置的城轨牵引供电仿真平台。结合城轨交通再生制动及多列车运行等特点，建立了多列车牵引

6、计算及直流供电网模型，实现了在直流供电网、城轨列车与储能装置三者能量交互下的同步潮流仿真。通过仿真平台实时输出的牵引变电所、列车及超级电容的电压电流等值，为下一步地面式超级电容的容量配置提供了数据支持。论文提出了一种适用于地面式超级电容储能系统的基本容量配置方法。该方法以完全吸收剩余再生制动能量和功率为约束条件，综合考虑地面式超级电容容量配置影响因素，以国内某地铁线路为例，通过城轨牵引供电仿真平台得到了在不同发车间隔下全线各牵引变电站均设置超级电容时的容量配置方案。论文提出了一套基于改进型遗传算法的地面式超级电容容量配置优化方法。该方法采用神经网络以提高优化效率，并通过在传统遗传算法中加入模拟

7、退火算法避免了局部收敛的发生。基于该优化方法，论文以提高城轨交通节能稳压效果、降低投资成本为优化目标，得到了不同发车间隔及全天运行工况下的超级电容容量配置优化方案，并通过成本效益分析验证了该方法的有效性。论文在实验室条件下搭建了一套考虑地面储能的城轨牵引供电系统半实物仿真平台。通过平台实现了对城轨交通多列车运行工况的模拟，并通过实验验证了在多列车运行工况下地面式超级电容控制策略的合理性，验证了储能