【摘 要】
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我国电气化铁路里程长,覆盖范围广,服役机型多,是电力系统的用能大户。在“低碳、绿色”的引领下,国家政策的响应下,电气化铁路与新能源的结合成为发展的必然趋势。为了全面实现牵引供电系统的低碳、绿色发展,构建新型牵引供电系统,对新能源接入牵引供电系统进行重点关注,并开展多方面、深层次的研究十分有必要。本文拟开展对多源接入的牵引供电系统（Multi-Source Traction Power Supply
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我国电气化铁路里程长,覆盖范围广,服役机型多,是电力系统的用能大户。在“低碳、绿色”的引领下,国家政策的响应下,电气化铁路与新能源的结合成为发展的必然趋势。为了全面实现牵引供电系统的低碳、绿色发展,构建新型牵引供电系统,对新能源接入牵引供电系统进行重点关注,并开展多方面、深层次的研究十分有必要。本文拟开展对多源接入的牵引供电系统（Multi-Source Traction Power Supply System,MTPSS）包括电能质量监测、综合经济成本规划在内的优化调度问题研究。本文的研究工作如下:首先,通过了解牵引供电系统结构的复杂特殊性,大功率牵引负荷运行工况的不确定性等多方面的因素,对比分析新能源的多种接入方式,选取最合适的接入方式作为MTPSS系统的网架结构,并在Matlab/Simulink仿真软件上搭建包括风力发电系统、光伏发电系统、混合储能系统、牵引供电系统、牵引负荷的MTPSS系统的仿真模型。其次,通过分析风、光出力的波动性、随机性、间歇性,对MTPSS系统中混合储能系统（Hybrid Energy Storage System,HESS）荷电功率进行变分模态分解（Variational Mode Decomposition,VMD）,并使用麻雀搜索算法（Sparrow Search Algorithm,SSA）对其分解过程进行优化。通过希尔伯特变换（Hilbert Transformation,HT）对分解后的各固有模态函数（Intrinsic Mode Function,IMF）进行分频,重构出功率信号的高频分量和低频分量,按照储能特性分配给混合储能中的超级电容和蓄电池,实现风光互补的混合储能配置。然后,考虑多源接入后牵引供电系统产生的电能质量问题以及投资建设新型牵引供电系统所产生的经济成本,在此基础上建立以牵引供电系统电能质量指标系数和综合运行成本最小的双目标优化函数,并以供需平衡、新能源出力限制对模型进行了约束,建立了以MTPSS系统为研究对象的多目标优化调度模型。然后,使用多目标粒子群优化（Multi-Objective Particle Swarm Optimization,MOPSO）算法在Matlab中对该优化调度模型进行求解,最终得到MTPSS系统的多源优化调度出力结果,并对风光消纳、电能质量、经济成本等问题进行分析。最后,经过仿真分析,本文设计的基于MOPSO算法的MTPSS系统的优化调度问题得到了最优解集,优化结果显示风光得到有效消纳,风光储协调优化出力满足了负荷的波动功率需求,经济成本降低,并使优化前较为突出电能质量问题得到缓解。
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