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计及光伏和储能接入的牵引供电系统能量管理策略

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电工技术学报 2024年第3期39卷 745-757页

作者：高锋阳宋志翔高建宁高翾宇杨凯文兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施并取得一定成效,然而,单靠能耗优化治标不治本。为根治电气化铁路碳排放问题,在保证系统稳定运行的基础上,基于智能电网理念,提出计及光伏和储能接入的牵引供电系统... 详细信息

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施并取得一定成效,然而,单靠能耗优化治标不治本。为根治电气化铁路碳排放问题,在保证系统稳定运行的基础上,基于智能电网理念,提出计及光伏和储能接入的牵引供电系统能量管理策略。首先,构建计及光伏和储能接入的牵引供电系统;然后,基于电力市场电价及新能源出力,采用日前联合调控、日内滚动调节和实时优化控制铁路用能,并通过分层分级优化,打破各“源”端相对独立、各自为政的壁垒,实现多能互补;最后,通过共享储能模式,降低储能装置闲置率并提高新能源利用率。仿真结果表明,该能量管理策略可在保障系统运行稳定和安全的基础上有效地降低系统的运行成本,同时保持良好的电能质量。

关键词：电气化铁路牵引供电系统共享储能电力市场

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计及光伏和储能接入的牵引供电系统日前调度

上海交通大学学报 2024年第5期58卷 760-775,I0009页

作者：高锋阳宋志翔高建宁高翾宇杨凯文兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施,但收效甚微.为进一步降低电气化铁路碳排放,改变其供能结构,将光伏和储能装置接入牵引供电系统.首先,构建复合牵引供电系统,并根据系统供能组成将其工况分类;其次,... 详细信息

近年来,为实现电气化铁路“双碳”目标,多项铁路用能优化举措投入实施,但收效甚微.为进一步降低电气化铁路碳排放,改变其供能结构,将光伏和储能装置接入牵引供电系统.首先,构建复合牵引供电系统,并根据系统供能组成将其工况分类;其次,基于系统运行约束的轻重缓急设定优先级,并通过分层分级优化,实现不同运行工况下的系统最优状态;最后,通过合理优化变流器容量,实现系统运行性能和经济效益双赢下的最小碳排放.仿真结果表明,复合牵引供电系统保障系统稳定运行的同时,也大幅降低系统碳排放并实现性能最优.

关键词：电气化铁路牵引供电系统光伏发电储能装置铁路碳排放

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高速铁路信号系统碳排放边界划分及分析

交通运输系统工程与信息 2024年第2期24卷 293-303页

作者：苏鹏飞王果闵永智陶金豆李旭东刘昕玥兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

准确量化高速铁路信号系统的碳排放量,对高速铁路碳排放核算及低碳化发展有重要意义。本文提出在计算其碳排放时需要综合考虑信号系统相关关联活动的思路,并划分信号系统的碳排放边界;提出基于能源消耗的信号系统碳排放计算方法,进一步... 详细信息

准确量化高速铁路信号系统的碳排放量,对高速铁路碳排放核算及低碳化发展有重要意义。本文提出在计算其碳排放时需要综合考虑信号系统相关关联活动的思路,并划分信号系统的碳排放边界;提出基于能源消耗的信号系统碳排放计算方法,进一步利用碳流理论分析计算信号系统内各设备的相关碳流指标;最后以甘肃省兰州西高铁站为例进行分析,验证本文所提方法的可行性和有效性。结果显示,控制及监测系统的碳排放主要与电力碳排放因子有关,维护保养电码化设备所产生的碳排放平均仅有0.12 kgCO_(2)·d^(-1);信号系统各设备间的平均支路碳流密度为0.0076 kgCO_(2)·kWh^(-1),各设备的节点碳势与支路碳流密度相等。结论表明,各子系统的碳排放量主要和其能耗类型有关,电能消耗引起的间接碳排放是信号系统碳排放的主要组成部分,信号系统相关活动引起的直接碳排放与一次能源消耗成正比。

关键词：铁路运输碳排放边界划分碳流理论信号系统碳排放量计算碳流指标

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利用A2C-ac的城轨车车通信资源分配算法

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电子与信息学报 2024年第4期46卷 1306-1313页

作者：王瑞峰张明黄子恒何涛兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 兰州交通大学自动控制研究所兰州730070

在城市轨道交通列车控制系统中,车车(T2T)通信作为新一代列车通信模式,利用列车间直接通信来降低通信时延,提高列车运行效率。在T2T通信与车地(T2G)通信并存场景下,针对复用T2G链路产生的干扰问题,在保证用户通信质量的前提下,该文提出... 详细信息

在城市轨道交通列车控制系统中,车车(T2T)通信作为新一代列车通信模式,利用列车间直接通信来降低通信时延,提高列车运行效率。在T2T通信与车地(T2G)通信并存场景下,针对复用T2G链路产生的干扰问题,在保证用户通信质量的前提下,该文提出一种基于多智能体深度强化学习(MADRL)的改进优势演员-评论家(A2C-ac)资源分配算法。首先以系统吞吐量为优化目标,以T2T通信发送端为智能体,策略网络采用分层输出结构指导智能体选择需复用的频谱资源和功率水平,然后智能体做出相应动作并与T2T通信环境交互,得到该时隙下T2G用户和T2T用户吞吐量,价值网络对两者分别评价,利用权重因子β为每个智能体定制化加权时序差分(TD)误差,以此来灵活优化神经网络参数。最后,智能体根据训练好的模型联合选出最佳的频谱资源和功率水平。仿真结果表明,该算法相较于A2C算法和深度Q网络(DQN)算法,在收敛速度、T2T成功接入率、吞吐量等方面均有明显提升。

关键词：城市轨道交通资源分配 T2T通信多智能体深度强化学习 A2C-ac算法

基于Wiener退化过程的动车组部件状态-机会维修模型分析与研究

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铁道学报 2024年第2期46卷 36-44页

作者：皇甫兰兰苏宏升林俊亭兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对动车组多部件存在运行维修成本高、欠维修或过维修的现象以及故障影响范围大等问题,提出一种基于Wiener退化过程的部件状态-机会维修优化模型。该模型利用Wiener过程描述部件在运行过程中的劣化程度,通过基于指数分布的随机几何过... 详细信息

针对动车组多部件存在运行维修成本高、欠维修或过维修的现象以及故障影响范围大等问题,提出一种基于Wiener退化过程的部件状态-机会维修优化模型。该模型利用Wiener过程描述部件在运行过程中的劣化程度,通过基于指数分布的随机几何过程反映不完全维修后部件的劣化损伤,同时利用定期检测获取部件的实际劣化值。从随机过程和拓扑的角度,分析不同类型维修策略之间的区别与联系。结合单部件状态维修优化策略,求得各部件的最优状态阈值和维修检测周期。引入机会阈值与状态阈值的比值,结合部件退化过程与状态阈值、机会阈值之间的关系,推导部件状态、机会维修次数期望值的数学表达式,建立状态-机会维修策略模型,采用蒙特卡洛算法进行模拟,确定各部件的最佳机会阈值,达到优化维修费用率的目标。以某型号动车组牵引供电系统为例,通过仿真验证,表明采取状态-机会维修模型,可以有效减少停机次数,降低维修费用率。

关键词：动车组机会阈值状态-机会维修 Wiener退化过程随机几何过程蒙特卡洛算法

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双三相永磁同步电机改进型模型预测电流控制

湖南大学学报（自然科学版） 2024年第2期51卷 81-92页

作者：高锋阳徐昊杨凯文史志龙高智山强雅昕兰州交通大学自动化与电气工程学院甘肃兰州730070

针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量... 详细信息

针对双三相永磁同步电机模型预测共模电压抑制方法存在寻优计算量大、开关频率较高、稳态性能不佳的问题,提出一种改进型模型预测电流控制.首先,改进六相两电平逆变器,降低零矢量共模电压幅值;其次,选择小共模电压矢量构造虚拟电压矢量,简化价值函数的同时减小共模电压和电流谐波含量;再次,通过计算参考电压矢量直接选择最优电压矢量以减少寻优次数,并引入占空比控制提升电机控制精度,改善电机稳态性能.最后,仿真对比传统模型预测电流控制、RCMV(Reduced Common Mode Voltage)-1、RCMV-2和所提控制方法.结果表明,所提控制方法在减小共模电压的同时,降低了转矩脉动和谐波电流,且较RCMV-2方法开关频率明显降低;此外,寻优代码执行时间相较于RCMV-1和RCMV-2分别降低了约91%和65%,减小了计算量.

关键词：双三相永磁同步电机模型预测控制共模电压开关频率

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考虑可再生能源消纳的园区碳排放效益优化模型

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太阳能学报 2024年第6期45卷 140-149页

作者：刘昕玥王果闵永智兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070

为实现在可再生能源消纳保障机制背景下对工业园区碳排放额购买方案的综合分析和最优选择,建立工业园区碳排放效益优化模型。将碳资产核算之后的工业园区作为研究主体,考虑可再生能源消纳责任权重,以园区购买碳排放额支出最小和可再生... 详细信息

为实现在可再生能源消纳保障机制背景下对工业园区碳排放额购买方案的综合分析和最优选择,建立工业园区碳排放效益优化模型。将碳资产核算之后的工业园区作为研究主体,考虑可再生能源消纳责任权重,以园区购买碳排放额支出最小和可再生能源消纳最多作为目标函数,构建兼顾经济和生态效益的碳排放优化模型,并以企业类型和碳排放指标作为影响因素进行敏感性分析,利用改进NSGA-Ⅱ算法实现对模型的求解和优化。算例分析表明,该优化模型可有效减少工业园区购买碳排放额的支出,提高园区可再生能源消纳量,保证园区的经济性与低碳性。

关键词：碳排放可再生能源敏感性分析效益最大化改进NSGA-Ⅱ算法工业园区

基于敏感度分层优化的Halbach永磁电机电磁振动分析

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哈尔滨工业大学学报 2024年第7期56卷 142-153页

作者：高建宁高锋阳姚普宋志翔杨凯文高翾宇徐昊兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 西北工业大学自动化学院西安710072

为解决内置式永磁同步电机径向电磁力引起的电磁振动问题,提出一种分段永磁体采用Halbach充磁方式同时转子开设辅助槽的电机拓扑结构。首先,对电机气隙磁密、径向电磁力、电磁振动原理进行推导与分析,并建立有限元模型。其次,提出基于... 详细信息

为解决内置式永磁同步电机径向电磁力引起的电磁振动问题,提出一种分段永磁体采用Halbach充磁方式同时转子开设辅助槽的电机拓扑结构。首先,对电机气隙磁密、径向电磁力、电磁振动原理进行推导与分析,并建立有限元模型。其次,提出基于电磁场和机械场耦合的电磁振动分析方案,对电机径向电磁力进行时间空间阶次傅里叶分解,在机械场中,分析电机定子在不同频率下的振动加速度幅值大小,并计算出定子各阶模态。在此基础上,基于响应面法和多目标遗传算法构建电机参数敏感度分层优化方案,并求得样本点帕累托前沿从而确定电机最优参数,将优化后的电机与普通V型内置式电机进行比较。最后,在机械场中仿真得到转子所受等效应力和总变形,验证得所提电机结构符合机械设计要求。分析结果表明:所提出结构电机在不损失电磁转矩的基础上,径向电磁力幅值大幅度降低,抑制了齿槽转矩,改善了气隙磁密和反电势的正弦度,在提高电机电磁性能的同时抑制了电磁振动的发生。

关键词：内置式永磁同步电机 Halbach永磁体径向电磁力定子模态参数敏感度响应面法

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大风区段开孔式挡风墙对正馈线气动特性的影响

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哈尔滨工业大学学报 2024年第3期56卷 143-153页

作者：张友鹏冯强赵珊鹏王思华兰州交通大学自动化与电气工程学院兰州730070 甘肃省轨道交通电气自动化工程实验室(兰州交通大学) 兰州730070

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿... 详细信息

兰新高速铁路常年遭受风灾,挡风墙的修建虽有效防止了列车倾覆,但加剧了接触网正馈线的舞动。针对大风区段既有挡风墙“防车不防网”的不足,通过设计一种开孔式挡风墙,基于流体力学理论建立计算域模型,对挡风墙的防风效果进行评估,并仿真分析挡风墙孔隙率及开孔角度对于正馈线气动特性响应的规律。结果表明:挡风墙设置一定孔隙率后,会冲击挡风墙后形成的旋涡流场,使流场趋于平稳;随着孔隙率的增大挡风墙尾流接触网正馈线位置处气流增速区范围大幅减小,且正馈线气动力系数呈明显降低趋势;当挡风墙孔隙率为0.3时,挡风墙背风侧风速残余系数为0.46~0.69,此时正馈线升、阻力系数下降率分别超过41.56%和24.59%;在孔隙率为0.3,且挡风墙设置150°开孔角度时,正馈线气动力系数相较其他角度降幅明显,从而对于正馈线的舞动可以起到进一步的抑制作用。研究成果可为兰新高铁大风区段接触网正馈线舞动防治及挡风墙优化提供一定的理论参考。

关键词：兰新高铁挡风墙防风效果正馈线气动特性

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