【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及储能，具体为基于超容储能的混合动力电能供给方法及系统。
技术介绍
1、近年来，随着可再生能源和电动汽车的发展，储能技术得到了广泛关注和快速发展。超级电容器和锂离子电池作为两种主要的储能技术，因其优异的充放电性能和能量密度，广泛应用于各类混合动力系统中。超级电容器具有较高的功率密度和快速充放电能力，适用于短时高功率需求的场合；锂离子电池则具有较高的能量密度和较长的使用寿命，适用于长时稳定供电的场合。将超级电容器和锂离子电池结合起来形成混合储能系统，能够充分发挥两者的优势，提供高效稳定的电能供给，已成为储能技术的重要发展方向之一。
2、混合动力电能供给系统通过结合超级电容器和锂离子电池，不仅能满足瞬时高功率需求，还能提供持续稳定的能量供应。然而，随着应用场景的复杂化和多样化，对混合储能系统的能量管理提出了更高的要求。如何在各种负载条件下高效管理超级电容器和锂离子电池的充放电过程，优化能量分配策略，成为当前
的研究热点。多层次电压调控策略和模糊逻辑控制算法的引入，为解决这些问题提供了新的思路和方法。
3、尽管混合储能系统在提升电能供给效率和稳定性方面取得了一定的进展，但现有技术仍然存在诸多不足之处。首先，传统的能量管理策略往往依赖于预设规则和简单算法，难以在复杂多变的负载条件下实现实时优化。这种静态管理方式不仅导致能量利用效率低下，还可能造成超级电容器和锂离子电池的过度充放电，缩短其使用寿命。其次，现有的充放电调控策略多为单一的电压或电流控制，缺乏对多种参数的综合考虑，难以全面适应不同的运行
技术实现思路
1、鉴于上述存在的问题，提出了本专利技术。
2、因此，本专利技术解决的技术问题是：如何在各种负载条件下高效管理超级电容器和锂离子电池的充放电过程，优化能量分配策略。
3、为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：基于超容储能的混合动力电能供给方法，其包括如下步骤，
4、利用传感器和监控设备实时采集数据信息，进行预处理。
5、基于预处理后的数据信息，采用多层次电压调控策略构建模糊规则库，通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压。
6、根据计算出的输出电压和当前负载需求，动态调整超级电容器的充放电速率。
7、对能量管理策略进行动态优化和调整，使运行设备在各种负载条件下的能效最大化。
8、作为本专利技术所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的一种优选方案，其中：所述数据信息包括运行设备的负载需求、超级电容器及锂离子电池的荷电数据以及环境数据；
9、所述运行设备的负载需求包括运行设备的电流及电压。
10、所述超级电容器的荷电数据包括超级电容器的电流、电压、及荷电状态。
11、所述锂离子电池的荷电数据包括锂离子电池的电流、电压及荷电状态。
12、所述预处理是负载需求、超级电容器荷电状态、锂离子电池荷电状态均标准化至0~1区间，表达式为：
13、。
14、作为本专利技术所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的一种优选方案，其中：所述多层次电压调控策略构建模糊规则库包括根据运行设备的负载需求、超级电容器的荷电状态及锂离子电池的荷电状态，输出运行设备的输出电压并进行分类；
15、将运行设备的负载需求、超级电容器的荷电状态及锂离子电池的荷电状态分别分为第一等级、第二等级以及第三等级，将运行设备的输出电压也分为第一等级、第二等级以及第三等级。
16、当运行设备的负载需求为第三等级，超级电容器荷电状态为第一等级，锂离子电池荷电状态为第一等级时，则当前运行设备的输出电压为第三等级，为规则一。
17、当运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态以及锂离子电池荷电状态均为第二等级时，则当前运行设备的输出电压为第二等级，为规则二。
18、当运行设备的负载需求为第二等级、超级电容器荷电状态为第一等级、锂离子电池荷电状态均为第二等级时，则当前运行设备的输出电压为第二等级，为规则三。
19、当运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态以及锂离子电池荷电状态均为第一等级时，则当前运行设备的输出电压为第一等级，为规则四。
20、当运行设备的负载需求为第一等级、超级电容器荷电状态为第二等级、锂离子电池荷电状态均为第一等级时，则当前运行设备的输出电压为第一等级，为规则五。
21、当运行设备的负载需求为第一等级、超级电容器荷电状态为第一等级、锂离子电池荷电状态均为第二等级时，则当前运行设备的输出电压为第一等级，为规则六。
22、作为本专利技术所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的一种优选方案，其中：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压包括将预处理后的得到的标准化数据信息转化为模糊集合，将运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态、锂离子电池荷电状态映射至相对应的隶属函数中，输出相对应的隶属度，表达式为：
23、,
24、其中，为当前收集到的数据信息，、、为自变量参数。
25、利用模糊规则库将模糊化的输入数据转换为模糊化的输出数据，根据收集数据相对应的隶属度进行模糊合成，并使用质心法将综合后的模糊输出转换为精确的输出值，求解出当前运行设备所需的输出电压。
26、根据收到的每个信息数据，通过隶属度计算得到相应的一组数据，、以及，根据六种规则分别模糊推理出六个规则隶属度，再通过合成模糊输出和去模糊化输出当前运行设备所需的输出电压，表达式为：
27、,
28、,
29、其中，、、分别为运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态、锂离子电池荷电状态对应等级情况下的隶属度，为六种规则中对应的规则隶属度，为对应规则的电压范围中心值，为当前运行设备所需的输出电压。
30、作为本专利技术所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的一种优选方案，其中：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压还包括根据超级电容器和锂离子电池的荷电状态，确定相对应的当前运行设备所需的输出电压贡献比例，输出超级电容器和锂离子电池各自的输出电压，表达式为：
31、,
32、,
33、其中, 和 分别表示超级电容器和锂离子电池的当前荷电状态，、分别为超级电容器和锂离子电池的当前权重系数，、分别为超级电容器和锂离子电池的当前所需的输出电压。
34、作为本专利技术所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的一种优选方案，其中：所述动态调整超级电容器的充放电速率包括计算实际输出电压与当前负载需求电压之间的电压误差，使用控制算法生成控制信号，根据控制信号和计算出的超级电容器和锂离子电池的所需的输出电压，动态调整相应的充放电电流，表达式为：
35、,
36、,
37、,
38、,
<本文档来自技高网...【技术保护点】
1.基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述数据信息包括运行设备的负载需求、超级电容器及锂离子电池的荷电数据以及环境数据；
3.如权利要求2所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述多层次电压调控策略构建模糊规则库包括根据运行设备的负载需求、超级电容器的荷电状态及锂离子电池的荷电状态，输出运行设备的输出电压并进行分类；
4.如权利要求3所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压包括将预处理后的得到的标准化数据信息转化为模糊集合，将运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态、锂离子电池荷电状态映射至相对应的隶属函数中，输出相对应的隶属度，表达式为：
5.如权利要求4所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压还包括根据超级电容器和锂离子电池的荷电状态，确定相对应的当前运行设备所需的输
6.如权利要求5所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述动态调整超级电容器的充放电速率包括计算实际输出电压与当前负载需求电压之间的电压误差，使用控制算法生成控制信号，根据控制信号和计算出的超级电容器和锂离子电池的所需的输出电压，动态调整相应的充放电电流，表达式为：
7.如权利要求6所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述对能量管理策略进行动态优化和调整包括利用遗传算法动态调控超级电容器、锂离子电池的充放电速率、能量分配策略以及负载优先级，使运行设备在各种负载条件下的能效最大化；
8.一种采用如权利要求1~7任一所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的系统，其特征在于：包括数据采集与预处理模块、模糊逻辑控制模块、动态充放电调控模块、优化算法模块以及实时反馈与自适应调整模块；
9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述基于超容储能的混合动力电能供给方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述数据信息包括运行设备的负载需求、超级电容器及锂离子电池的荷电数据以及环境数据；
3.如权利要求2所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述多层次电压调控策略构建模糊规则库包括根据运行设备的负载需求、超级电容器的荷电状态及锂离子电池的荷电状态，输出运行设备的输出电压并进行分类；
4.如权利要求3所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压包括将预处理后的得到的标准化数据信息转化为模糊集合，将运行设备的负载需求、超级电容器荷电状态、锂离子电池荷电状态映射至相对应的隶属函数中，输出相对应的隶属度，表达式为：
5.如权利要求4所述的基于超容储能的混合动力电能供给方法，其特征在于：所述通过模糊逻辑控制算法计算所需的超级电容器和锂离子电池的输出电压还包括根据超级电容器和锂离子电池的荷电状态，确定相对应的当前运行设备所需的输出电压贡献比例，输出超级电容器和锂离子电池各自的输出电压，表达式为：
6.如权利要求5所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：严弢，邱逢涛，赵亚东，罗威，李诗林，李志鹏，王华卫，
申请(专利权)人：西安热工研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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