Giải pháp điều khiển quản lý năng lượng cho hệ thống tích trữ năng lượng siêu tụ theo nhu cầu phụ tải trên các tuyến đường sắt đô thị
Email:
tvkhoi.ktd@utc.edu.vn
Từ khóa:
Tàu điện đô thị, Tiết kiệm năng lượng, Siêu tụ điện, Năng lượng hãm tái sinh, Thuật toán tối ưu
Tóm tắt
Với chi phí ngày càng giảm, khả năng mang lại hiệu quả năng lượng lớn, tuổi thọ cao, hệ thống tích trữ năng lượng siêu tụ ngày càng được quan tâm ứng dụng trong giao thông điện để thu hồi năng lượng tái sinh. Bài báo này trình bày một giải pháp điều khiển phân bổ tối ưu năng lượng của hệ thống tích trữ siêu tụ trên các tuyến đường sắt đô thị dựa theo nhu cầu phụ tải điện kéo trong toàn chu kỳ. Mục tiêu là thu hồi triệt để năng lượng dư thừa từ quá trình hãm tái sinh của các đoàn tàu, đồng thời phân bổ tối ưu nguồn năng lượng tích trữ hỗ trợ giảm đỉnh tải cho trạm biến áp chỉnh lưu. Giải pháp đề xuất dựa trên nền tảng thuật toán nơron dự báo nhu cầu phụ tải điện kéo trong một chu kỳ để xác định nhu cầu năng lượng tại từng thời điểm. Tiếp đó, thuật toán tối ưu quy hoạch động được áp dụng để tìm ra chế độ làm việc và thông số điều khiển tối ưu cho bộ chuyển đổi DC/DC thực hiện quá trình phóng/nạp năng lượng của siêu tụ một cách tối ưu hóa trong toàn thời gian một chu kỳ. Một mô hình dựa trên thông số vận hành của trạm Láng trong ngày 24/06/2022 được sử dụng để kiểm nghiệm cho giải pháp đề xuất. Kết quả mô phỏng đã minh chứng quá trình phân bổ tối ưu năng lượng tích trữ và giảm mức tiêu thụ năng lượng điện kéo trong ngày của trạm đi 6,88%Tài liệu tham khảo
[1]. V. Calderaro, V. Galdi, G. Graber, Siting and sizing of stationary Super Capacitors in a Metro Network, AEIT Annual Conference, Mondello, Palermo, Italy, 2013, IEEE, 1-5. https://doi.org/10.1109/AEIT.2013.6666809
[2]. Diego Iannuzzi, Flavio Ciccarelli, Davide Lauria, Stationary ultracapacitors storage device for improving energy saving and voltage profile of light transportation networks, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 21 (2012) 321-337. https://doi.org/10.1016/j.trc.2011.11.002
[3]. Flavio Ciccarelli, Andrea Del Pizzo, Diego Iannuzzi, Improvement of energy efficiency in light railway vehicles based on power management control of wayside lithium-ion capacitor storage, IEEE Transactions on Power Electronics, 29 (2014) 275-286. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2253492
[4]. B. Hu, Z. Yang, X. Huang, J. Shi, Three-level bi-directional DC-DC converter and its control strategy used for super-capacitor energy storage system, Transactions of China Electrotechnical Society, 30 (2015) 83-89.
[5]. Ricardo Barrero, Xavier Tackoen, Joeri Van Mierlo, Improving energy efficiency in public transport: Stationary supercapacitor based Energy Storage Systems for a metro network, in 2008 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 2008, IEEE: Harbin, China. https://doi.org/10.1109/VPPC.2008.4677491
[6]. Flavio Ciccarelli, Diego Iannuzzi, Pietro Tricoli, Speed-based super capacitor state of charge tracker for light railway vehicles, in Proceedings of the 2011 14th European Conference on Power Electronics and Applications, 2011, IEEE: Birmingham, UK.
[7]. Flavio Ciccarelli, Diego Iannuzzi, Ivan Spina, Comparison of energy management control strategy based on wayside ESS for LRV application, in IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2013, IEEE: Vienna, Austria. https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699363
[8]. Zhihong Yang, Zhongping Yang, Fei Lin, Huan Xia, Improved Control Strategy of Energy Storage System Considering Train Operation States, in 2017 IEEE 20th International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), 2017, IEEE: Yokohama, Japan. https://doi.org/10.1109/ITSC.2017.8317623
[9]. Hammad Alnuman, Daniel T. Gladwin, Martin P. Foster, Thomas Fantham, Adaptive Control Method to Manage SOC for Energy Storage in DC Electric Railways, in IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2019, IEEE: Lisbon, Portugal. https://doi.org/10.1109/IECON.2019.8927602
[10]. Yue Xin, Zhongping Yang, Fei Lin, Feiqin Zhu, Research on Energy Management Strategy of Supercapacitor Energy Storage System in Urban Rail Transit Based on Fuzzy Logic Control, 2019 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), Seogwipo, Korea (South), 2019, IEEE. https://doi.org/10.1109/ITEC-AP.2019.8903702
[11]. Zhongping Yang, Feiqin Zhu, Fei Lin, Deep-Reinforcement-Learning-Based Energy Management Strategy for Supercapacitor Energy Storage Systems in Urban Rail Transit, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 22 (2020) 1150–1160. https://doi.org/10.1109/TITS.2019.2963785
[12]. Hongjuan Zhang, Fang Zhang, Lei Yang, Yan Gao, Baoquan Jin, Multi-parameter Collaborative Power Prediction to Improve the Efficiency of Supercapacitor-based Regenerative Braking System, IEEE Transactions on Energy Conversion, 36 (2021) 2612–2622. https://doi.org/10.1109/TEC.2021.3074697
[13]. Tran Van Khoi, An Thi Hoai Thu Anh, Optimal supercapacitor placement in an urban railway line, Transport and Communications Science Journal, 73 (2022) 75-89. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.1.7
[14]. Trần Văn Khôi, Đặng Việt Phúc, Tối ưu vị trí và dung lượng siêu tụ điện lắp đặt cho các tuyến đường sắt đô thị dựa trên nguyên lý tham lam, Tạp chí Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, 11 (2022) 32-46. https://www.doi.org/10.55228/JTST.11(1)32-46
[2]. Diego Iannuzzi, Flavio Ciccarelli, Davide Lauria, Stationary ultracapacitors storage device for improving energy saving and voltage profile of light transportation networks, Transportation Research Part C: Emerging Technologies, 21 (2012) 321-337. https://doi.org/10.1016/j.trc.2011.11.002
[3]. Flavio Ciccarelli, Andrea Del Pizzo, Diego Iannuzzi, Improvement of energy efficiency in light railway vehicles based on power management control of wayside lithium-ion capacitor storage, IEEE Transactions on Power Electronics, 29 (2014) 275-286. https://doi.org/10.1109/TPEL.2013.2253492
[4]. B. Hu, Z. Yang, X. Huang, J. Shi, Three-level bi-directional DC-DC converter and its control strategy used for super-capacitor energy storage system, Transactions of China Electrotechnical Society, 30 (2015) 83-89.
[5]. Ricardo Barrero, Xavier Tackoen, Joeri Van Mierlo, Improving energy efficiency in public transport: Stationary supercapacitor based Energy Storage Systems for a metro network, in 2008 IEEE Vehicle Power and Propulsion Conference, 2008, IEEE: Harbin, China. https://doi.org/10.1109/VPPC.2008.4677491
[6]. Flavio Ciccarelli, Diego Iannuzzi, Pietro Tricoli, Speed-based super capacitor state of charge tracker for light railway vehicles, in Proceedings of the 2011 14th European Conference on Power Electronics and Applications, 2011, IEEE: Birmingham, UK.
[7]. Flavio Ciccarelli, Diego Iannuzzi, Ivan Spina, Comparison of energy management control strategy based on wayside ESS for LRV application, in IECON 2013 - 39th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2013, IEEE: Vienna, Austria. https://doi.org/10.1109/IECON.2013.6699363
[8]. Zhihong Yang, Zhongping Yang, Fei Lin, Huan Xia, Improved Control Strategy of Energy Storage System Considering Train Operation States, in 2017 IEEE 20th International Conference on Intelligent Transportation Systems (ITSC), 2017, IEEE: Yokohama, Japan. https://doi.org/10.1109/ITSC.2017.8317623
[9]. Hammad Alnuman, Daniel T. Gladwin, Martin P. Foster, Thomas Fantham, Adaptive Control Method to Manage SOC for Energy Storage in DC Electric Railways, in IECON 2019 - 45th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, 2019, IEEE: Lisbon, Portugal. https://doi.org/10.1109/IECON.2019.8927602
[10]. Yue Xin, Zhongping Yang, Fei Lin, Feiqin Zhu, Research on Energy Management Strategy of Supercapacitor Energy Storage System in Urban Rail Transit Based on Fuzzy Logic Control, 2019 IEEE Transportation Electrification Conference and Expo, Asia-Pacific (ITEC Asia-Pacific), Seogwipo, Korea (South), 2019, IEEE. https://doi.org/10.1109/ITEC-AP.2019.8903702
[11]. Zhongping Yang, Feiqin Zhu, Fei Lin, Deep-Reinforcement-Learning-Based Energy Management Strategy for Supercapacitor Energy Storage Systems in Urban Rail Transit, IEEE Transactions on Intelligent Transportation Systems, 22 (2020) 1150–1160. https://doi.org/10.1109/TITS.2019.2963785
[12]. Hongjuan Zhang, Fang Zhang, Lei Yang, Yan Gao, Baoquan Jin, Multi-parameter Collaborative Power Prediction to Improve the Efficiency of Supercapacitor-based Regenerative Braking System, IEEE Transactions on Energy Conversion, 36 (2021) 2612–2622. https://doi.org/10.1109/TEC.2021.3074697
[13]. Tran Van Khoi, An Thi Hoai Thu Anh, Optimal supercapacitor placement in an urban railway line, Transport and Communications Science Journal, 73 (2022) 75-89. https://doi.org/10.47869/tcsj.73.1.7
[14]. Trần Văn Khôi, Đặng Việt Phúc, Tối ưu vị trí và dung lượng siêu tụ điện lắp đặt cho các tuyến đường sắt đô thị dựa trên nguyên lý tham lam, Tạp chí Khoa học công nghệ Giao thông vận tải, 11 (2022) 32-46. https://www.doi.org/10.55228/JTST.11(1)32-46
Tải xuống
Chưa có dữ liệu thống kê
Nhận bài
05/04/2023
Nhận bài sửa
22/02/2024
Chấp nhận đăng
31/03/2024
Xuất bản
15/04/2024
Chuyên mục
Công trình khoa học
Kiểu trích dẫn
Trần Văn, K., & An Thị Hoài Thu, A. (1713114000). Giải pháp điều khiển quản lý năng lượng cho hệ thống tích trữ năng lượng siêu tụ theo nhu cầu phụ tải trên các tuyến đường sắt đô thị. Tạp Chí Khoa Học Giao Thông Vận Tải, 75(3), 1374-1388. https://doi.org/10.47869/tcsj.75.3.5
Số lần xem tóm tắt
1
