超级电容储能系统抑制直流牵引网压波动的研究

超级电容储能装置通过双向DC/DC变换器为列车提供牵引或者吸收再生制动能量,本文就车载超级电容储能系统的结构及充放电控制策略进行了研究,给出超级电容储能系统充放电控制策略,通过对其控制策略的仿真分析,验证了超级电容储能系统可以有效地防止城市轨道交通供电系统中电力负荷波动和再生失效等问题.     

起重机混合动力系统控制策略的研究

起重机混合动力系统由于具有多机构联合工作的特点而采用串联式结构混合动力方式,且系统的工作状态变换频繁.文中针对基于超级电容的轮胎式起重机混合动力系统采用恒温器+功率跟随的控制策略.对系统的工作状态划分、工作状态的判断进行了分析,并提出了不同状态下超级电容能量控制方法,以避免超级电容的频繁充放电,延长使用寿命.发动机的启动过程中采用纯储能器供能方式以提高系统的快速响应.实验结果表明所提出的控制策略是可行的.     

轻轨车储能再生制动系统电路型式及主要技术参数的确定

阐述了轻轨车采用储能再生制动系统的必要性,进而设计了一种以超级电容器为储能元件的轻轨车储能再生制动系统.并对该系统主要技术参数的确定方法及控制方式进行了分析.该系统能够保证常规再生制动不能实现时,由超级电容器储存电气制动产生的电能,在列车处于牵引工况时超级电容器可适时将存储的电能输出给牵引逆变器直流环节,从而保证轻轨车...     

轻轨车储能再生制动系统电路型式及主要技术参数的确定

阐述了轻轨车采用储能再生制动系统的必要性,进而设计了一种以超级电容器为储能元件的轻轨车储能再生制动系统.并对该系统主要技术参数的确定方法及控制方式进行了分析.该系统能够保证常规再生制动不能实现时,由超级电容器储存电气制动产生的电能,在列车处于牵引工况时超级电容器可适时将存储的电能输出给牵引逆变器直流环节,从而保证轻轨车在常用工况下均能实现再生制动,可以明显降低轻轨车运行能耗.     

城市轨道交通车载混合储能系统的研究

针对城轨列车在起动、制动过程中对牵引网电压造成冲击从而引起网压不稳定的问题,提出一种由超级电容与钛酸锂电池组成的混合储能系统,该混合储能系统满足城轨列车对高能量和高功率的需求。以混合储能系统的整体结构为研究对象,着重介绍了预充电回路的设计与仿真验证,它能明显提升混合储能装置的性能以及延长使用寿命。针对该混合储能结构,提出采用综合控制策略,该策略通过控制主电路中两个双向DC/DC变换器的工作模态来实现储能单元工作在恒流充放电状态。最后仿真对比综合控制策略与传统电压电流双闭环控制策略,仿真波形对比分析表明:对于牵引机车等大容量负荷突增与突减造成的网压波动,综合控制策略能更有效、快速调节混合储能系统的充放电状态,确保牵引网压波动幅度较小,提高城轨列车的运行可靠性与稳定性。     

新型供电方式有轨电车能量管理策略

为了提高混合动力有轨电车制动过程中制动能量的回收效率，提出一种考虑储能系统始末状态的能量管理策略. 在有轨电车从启动到制动的运行过程中，基于极小值原理对混合动力系统进行功率分配，以实现对超级电容荷电状态（state of charge，SOC）安全范围的有效控制，并保证在制动时刻超级电容具有足够的SOC余量来吸收制动功率；同时，将有轨电车启动、运行过程中的牵引控制策略与制动过程的能量回收策略相结合，采用绝缘栅门极晶体管（insulated gate bipolar translator，IGBT）斩波器与制动电阻相结合使用的方式，抑制母线电压的抬升； 最后基于实际的有轨电车运行工况，在MATLAB/Simulink平台下进行了仿真测试. 结果显示，在有轨电车制动时刻，超级电容SOC均能够按照预期下降到0.4左右，且在制动全过程中，有轨电车母线电压始终处于875 V以下，满足母线电压的控制要求.      

基于RT-LAB和MotoTron的HESS系统仿真与硬件在环验证

为应对交通领域面临的环境污染及资源挑战,中国政府积极推进新能源汽车发展进程。同时为了使车辆的储能系统具有高能量密度和高功率密度,近年来由动力电池和超级电容组成的混合储能系统(HESS,hybrid energy storage system)受到广泛重视。由于HESS系统存在一定程度能量/功率耦合,实现HESS系统高效运行的前提是对超级电容和动力电池双动力源进行合理的功率分配。本文将在RT-LAB中建立HESS的完整模型,在MotoTron中快速开发平台,通过RT-LAB和MotoTron的信息交互,证明HESS系统中动力电池和超级电容双能量源间功率分配的有效性,即完成了硬件在环试验验证。     

电-氢孤岛直流微电网的分层能量管理

为了实现电-氢混合储能微电网的控制与运行，提出一种该类孤岛直流微电网的全天候能量管理方法，在满足负载需求功率、控制母线电压的基础上，将微网多余电能向化学能及氢能转化，且将储存的能量通过燃料电池及蓄电池适时运用于微网功率缺额的情况；通过对各电源、负载设备DC/DC变换器控制以及管理层的协调控制，实现了该系统的能量管理；基于MATLAB/Simulink软件平台，验证了该文能量管理方法的有效性. 研究结果表明:电-氢微电网在运行过程中母线电压波动幅度小于0.33%，远小于5.00%的运行要求；锂电池等效荷电状态及储氢罐等效荷电状态初末值变化幅度分别为4.0%和0.2%，储能系统运行稳定；该能量管理方法能够在保持电-氢系统稳定运行的前提下，无需外界提供额外能量即可确保该系统的全天候正常运行.      

基于变分模态分解的混合储能功率分配方法

针对风电功率波动平抑问题,采用功率型储能和能量型储能构成的混合储能系统,提出一种基于变分模态分解获得混合储能系统功率分配的方法.首先,利用滑动平均法确定风电并网功率和混合储能系统充放电功率,采用变分模态分解对混合储能充放电功率分解获得多个子序列;基于相邻子序列间互信息熵值实现混合储能系统的初级功率分配;其次,在混合储能系统内部,根据功率型储能的荷电状态,对混合储能系统功率分配进行模糊控制,得到修正后的混合储能系统充放电功率,实现混合储能系统内部功率的合理分配.算例分析表明,所提方法可以有效平抑风电波动,保证混合储能系统安全稳定运行.     

纯电动越野车再生制动控制策略研究

针对纯电动越野汽车对能量和功率的双重要求,将超级电容引入到纯电动汽车的储能系统中,组成了超级电容-蓄电池的双能量源储能结构。分析了纯电动汽车仿真软件ADVISOR中的再生制动控制策略的不足,提出了新的基于ECE法规的串联再生制动控制策略。利用MATLAB/Simulink建立双能量源纯电动越野车再生制动系统仿真模型。通过典型的道路循环工况,对提出的制动力分配方案与ADVISOR中的再生制动控制策略进行仿真对比。仿真结果表明:再生制动控制策略回收了33.88%的制动能量,在很大程度上提高了车载能量的利用率和车辆的动力性能,增加了汽车的续驶里程。     

基于指数平滑法的平抑风电功率波动储能控制策略

随着风电并网渗透率不断提高,风电并网的功率波动对电网产生的不利影响逐渐显现.本文将储能系统（ESS）用于抑制风电发电系统的功率波动性.同时考虑ESS荷电状态（SOC）和风电功率波动率的情况下设计了一种基于指数平滑法（ES）的平抑风电功率波动的储能控制策略方法.算例结果验证了该控制策略的正确性和有效性.     

汽车尾气能量转换基础研究

利用汽车车辆排放的高温废气可以通过磁流体（MHD）能量转换发电机产生电能.此电能可以取代混合动力汽车中使用的交流发电机充电系统,且可为车载电能存储系统供电.通过数值模拟计算,磁流体发电机利用汽车尾气余热提高汽车的能量利用效率,汽车尾气可产生2.4 kW的能量.研究结果表明：磁流体能量转换发电机可适用于汽车尾气能量转换系统,可以将汽车尾气的能量转换效率提高至19.5％.将磁流体发电技术应用于尾气的能量转换,这在能量转换方面是一个新的概念.它不仅扩展出一个新的磁流体发电技术的应用领域,还提出了对于汽车尾气问题的一个新的解决方法.     

船舶能效管理的发展与我国履约的应对措施

本文介绍了国际公约中的新船设计能效指数（EEDI）、船舶能效管理计划（SEEMP）的基本概念和国际海事组织对船舶节能减排的相关技术措施,再结合我国目前在船舶能效管理方面的实际情况,提出了适合我国船舶的节能减排措施。     

我国合同能源管理发展现状及问题与对策

合同能源管理（EMC）是一种新型的能源管理模式。结合合同能源管理在北美、欧洲、日本、中国的发展现状,介绍了合同能源管理模式在我国工业、建筑业和交通运输业的运用,分析合同能源管理模式在我国的发展过程中存在的问题并提出了相关对策。     

内河航道LNG动力船冷能综合梯级利用设计及分析

针对内河航道LNG动力船发电、冷库和空调需求,对于LNG在气化过程进行冷能梯级利用方案设计,并进行能量分析和[火用]分析.研究结果表明,与直接在环境中气化相比,采用LNG冷能回收,并应用于冷能发电系统、船舶冷库系统、船舶空调系统和缸套冷却水系统,实现了LNG动力船冷能梯级利用.在冷能利用过程中,冷能发电和船舶冷库回收的冷能较大,冷能发电系统[火用]值较高,可有效调节船舶冷库的冷量.     

新型光伏锂电无均衡管理储能发电系统

提出了一种新型光伏锂电储能系统拓扑结构.在该结构中,光伏电池与锂离子电池单体之间通过控制单元实现能量耦合,通过光伏电池与锂离子电池单体之间的结构耦合,实现锂离子电池的无均衡管理（NBCM）.对该拓扑结构进行了仿真和实验验证,实验结果表明,该光伏锂电储能模组能够在以欠压浮充为投切判据的控制单元工作模式下,实现光伏电池近似MPPT工作的同时,能有效地对锂离子电池进行充放电;与肖特基二极管近似直连相比,通过MOSFET以近似直连的方式耦合选定工作电压的30 W光伏电池与锂离子电池能够提升模组能量效率约8%,在独立运行和并网运行光伏储能发电系统中均可应用.      

燃料电池小型车SOC动态调节的功率跟随控制策略

针对风冷型质子交换膜燃料电池与锂电池组成的小型车用混合动力系统，提出一种根据SOC （state of charge）动态调节功率跟随系数的能量管理方法，完成混合动力观光车样车研制. 对构成样车的混合动力系统、氢气储存供给系统、信号控制系统3部分进行了详细阐述，并对不同工况下功率跟随算法调节系数对控制效果的影响进行了分析；采用动态改变调节系数降低功率跟随算法控制引起的锂电池SOC及燃料电池输出功率波动，延长电堆使用寿命；通过样车实际运行测试，验证混合动力控制方法的有效性. 测试结果表明:运行过程中燃料电池平均工作效率达到48.15%，并推算理论最大续航里程为94 km，与实际运行结果吻合.