【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及电气化铁路优化，尤其涉及一种铁路光储合同能源管理系统及收益分配方法。
技术介绍
1、通过接入新能源对再生制动能量进行回收利用，降低牵引能耗，能够对电气化铁路优化运营提供可靠的助力。合同能源管理是目前节能改造项目常用的节能工程投资模式，节能单位所提供的服务可以帮助用能单位减少能源浪费，其本身的收益也将会通过合同的方式进行保证，实现用能项目节能率提升以及节能单位获得经济效益两方面的共赢，对于电气化铁路工程是可行的节能项目，但目前大部分研究仅考虑电气化铁路新能源系统的整体经济效益因素，但在实际的节能项目工程中，考虑其投资属性可能存在不同的利益主体，投资项目的收益分配是一个多方博弈的问题，目前的合同能源管理无法兼顾投资项目多利益主体的博弈均衡问题，难以避免地存在计量系统不够精确、收益分配方式难以协调等问题。
2、公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种铁路光储合同能源管理系统，采用该系统能克服现有技术考虑因素不全面，分配均衡性不足的问题，基于收益分配博弈模型实现均衡周全的收益分配；该系统利用设置在铁路牵引变电所α相和β相之间的铁路能量路由器进行牵引变电所供电臂的功率平衡或将新能源出力转移至供电臂，新能源发电系统与铁路能量路由器的变流器连接，为列车牵引作业提供能量；储能系统用于存储列车运营过程
2、所述铁路节能控制子系统包括铁路能量路由器、储能系统和新能源发电系统；
3、所述铁路能量路由器设置在铁路牵引变电所α相和β相之间，包括变流器、变压器组和电抗器组，用于进行牵引变电所供电臂的功率平衡或将新能源出力转移至供电臂；
4、所述新能源发电系统通过变换器与所述变流器的直流侧连接，用于为列车牵引作业提供能量；
5、所述储能系统通过变换器与所述铁路能量路由器的变流器连接，用于存储列车运营过程中的富余电能，并在牵引负荷存在储能供给需求时为列车牵引提供电能；
6、所述能源管理收益分配子系统包括计量模块和收益均衡运算模块；
7、所述计量模块包括设置在所述牵引变电所三相高压侧的第一计量单元、设置在牵引变电所α相的第二计量单元和设置在牵引变电所β相的第三计量单元，用于分别测量新能源接入后牵引变电所高压侧的牵引负荷、α相牵引电荷和β相牵引负荷；
8、所述收益均衡运算模块与计量模块通信连接，用于基于计量结果采用建立的铁路新能源合同能源管理收益分配博弈模型决策目标收益分配方案。
9、一个可选的实施例中，所述铁路能量路由器的变流器采用三端口变流器；
10、所述铁路能量路由器的变压器组包括连接在所述变流器的左侧交流端与所述牵引变电所的α供电臂之间的第一变压器和连接在所述变流器的右侧交流端与所述牵引变电所的β供电臂之间的第二变压器；
11、所述电抗器组包括连接在所述变流器的左侧交流端与所述牵引变电所的α供电臂之间的第一电抗器和连接在所述变流器的右侧交流端与所述牵引变电所的β供电臂之间的第二电抗器。
12、进一步地，一个实施例中，所述储能系统通过直挂或双向dc-dc变换器与所述三端口变流器的直流侧连接；存储的列车运营过程中的富余电能包括再生制动时回馈的电能以及新能源发电系统产生的富余电能。
13、可选地，一个实施例中，所述储能系统采用下述储能方式中的至少一种：锂电池、超级电容、飞轮。
14、一个优选的实施例中，所述收益均衡运算模块配置为根据计量的牵引电荷计算有无新能源接入的最大需量、电度数和功率因数，并计算新能源接入下牵引变电所的月节约电费和年节约电费。
15、具体地，可选的实施例中，按下式计算新能源接入下牵引变电所的月节约电费和年节约电费：
16、rt＝bele(e-e1)+12bcap(pavg.15min-pavg1.15min)
17、式中：bele为电度电费单价；e为新能源接入前的年耗电量，e1为新能源接入后的年耗电量，bcap为基本电费单价；pavg.15min为新能源接入前最大需量，pavg1.15min为新能源接入后最大需量。
18、进一步地，一个实施例中，所述收益均衡运算模块进一步配置为按下述操作决策目标收益分配方案：
19、建立铁路新能源合同能源管理收益分配博弈模型；
20、以用能单位净收益最大化为目标，且以节能服务公司净收益和内部收益率最大化为目标调整节能服务公司的初始投资成本，并确定对应的合同时间和收益分配比例。
21、优选的实施例中，铁路新能源合同能源管理收益分配博弈模型中，按下式表征节能服务公司净收益qe、用能单位的净收益qc和内部收益率irr：
22、
23、式中：t表示年份，tc为合同有效期，a为用能单位收益分配比例，rt为年节约电费，l为节能服务公司的初始投资成本；ct为年运维费用，k为运维增长系数，n为项目周期。
24、一个可选的实施例中，所述收益均衡运算模块按下述步骤进行模型解算：
25、步骤a1:基于设定的迭代次数和初始博弈运算参数；所述初始博弈运算参数包括初始合同时间和初始收益分配比例；
26、步骤a2:采用优化算法迭代优化铁路节能控制子系统中新能源装机容量、铁路能量路由器容量及储能容量，求解计算对应的节能服务公司净收益、内部收益率和初始投资成本；
27、步骤a3:根据初始投资成本更新用能单位净收益；
28、步骤a4:采用优化算法以用能单位净收益最大化为目标，迭代优化运算合同时间和收益分配比例；
29、循环执行上述步骤a2至步骤a4的操作，直至满足博弈均衡状态，或者达到设定的迭代次数停止计算，输出最终的合同时间和收益分配比例。
30、基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的应用方面，本专利技术还提供一种铁路光储合同能源管理系统的收益分配方法，该方法应用于上述任意一个或多个实施例中所述的系统；所述方法包括：
31、利用设置在铁路牵引变电所α相和β相之间的铁路能量路由器进行牵引变电所供电臂的功率平衡或将新能源出力转移至供电臂；
32、由新能源发电系统为列车牵引作业提供能量；
33、通过储能系统存储列车运营过程中的富余电能，并在牵引负荷存在储能供给需求时为列车牵引提供电能；
34、利用能源管理收益分配子系统的计量模块测量新能源接入后牵引变电所高压侧的牵本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种铁路光储合同能源管理系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述铁路能量路由器的变流器采用三端口变流器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能系统通过直挂或双向DC-DC变换器与所述三端口变流器的直流侧连接；存储的列车运营过程中的富余电能包括再生制动时回馈的电能以及新能源发电系统产生的富余电能。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能系统采用下述储能方式中的至少一种：锂电池、超级电容、飞轮。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收益均衡运算模块配置为根据计量的牵引电荷计算有无新能源接入的最大需量、电度数和功率因数，并计算新能源接入下牵引变电所的月节约电费和年节约电费。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，按下式计算新能源接入下牵引变电所的月节约电费和年节约电费：
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收益均衡运算模块进一步配置为按下述操作决策目标收益分配方案：
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，铁
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收益均衡运算模块按下述步骤进行模型解算：
10.一种铁路光储合同能源管理系统的收益分配方法，其特征在于，所述方法应用于权利要求1～9中任意一项所述的系统；所述方法包括：
...【技术特征摘要】
1.一种铁路光储合同能源管理系统，其特征在于，所述系统包括：
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述铁路能量路由器的变流器采用三端口变流器；
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能系统通过直挂或双向dc-dc变换器与所述三端口变流器的直流侧连接；存储的列车运营过程中的富余电能包括再生制动时回馈的电能以及新能源发电系统产生的富余电能。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述储能系统采用下述储能方式中的至少一种：锂电池、超级电容、飞轮。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述收益均衡运算模块配置为根据计量的牵引电荷计算有无新能源接入的最大需量、电度数和功率因数，并计算新能源接入下牵引变电所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴磊，张凌云，张宇翔，李晔，吴宗臻，王小锁，胡澄，杨思帅，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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