CN113381426A - 飞轮储能装置的容量配置方法、终端及存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法、终端及存储介质，该方法包括：根据目标线路建立仿真模型，在仿真模型中，目标线路中的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置；设置飞轮储能装置的工作电压范围，当接触网电压大于等于第一预设值时，飞轮储能装置吸收电能，当接触网的电压小于等于第二预设值时，飞轮储能装置释放电能；在预设发车间隔下进行仿真，获取每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，功率时间模型用于表示在仿真过程中飞轮储能装置的功率在每个时间点的值；根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量。本发明能够提高再生制动能量的回收效率。

Description

飞轮储能装置的容量配置方法、终端及存储介质
技术领域
本发明属于轨道交通技术领域，尤其涉及一种飞轮储能装置的容量配置方法、终端及计算机可读存储介质。
背景技术
城市轨道交通列车运行密度大、列车功率大、站间距短、频繁地启动制动，所以如果车间配合不合适，列车制动时产生的大量再生制动能量无法被邻车吸收，返回到牵引网造成牵引网压抬升，这一部分能量一般通过车载或地面制动电阻消耗并配合闸瓦制动停车进站。这样不仅会造成能量的浪费，而且增加了通风损耗、闸瓦磨耗及碳排放，不利于城市轨道交通的绿色发展。
为了提高再生制动能量的利用率，减少运行电能消耗，同时减少污染，一般通过在城市轨道交通中配置再生制动能量回收装置的方式回收利用制动能量。能馈型和存储型再生制动能量利用装置成为热点。其中能馈型存在能量向城市电网返送现象，产生谐波；存储型包括电容储能型和飞轮储能型，其中，飞轮储能装置具有使用寿命长、充放电速度快、瞬时功率大的优点，能够直接将吸收的列车再生制动能量用于列车的加速启动过程，实现真正意义的轨道交通的节能。
在轨道交通的应用场景下，如何合理配置飞轮储能装置的容量，是现有技术急需解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法、终端及存储介质，通过对飞轮储能装置的合理配置，提高再生制动能量的回收效率。
本发明实施例的第一方面提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法，包括：
根据目标线路建立仿真模型，在所述仿真模型中，所述目标线路中的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置；
设置所述飞轮储能装置的工作电压范围，当接触网电压大于等于第一预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，当接触网的电压小于等于第二预设值时，所述飞轮储能装置释放电能；
在预设发车间隔下进行仿真，获取每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，所述功率时间模型用于表示在仿真过程中所述飞轮储能装置的功率在每个时间点的值；
根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量。
在一种可能的实现方式中，所述根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量包括：
针对任一站点，根据所述功率时间模型，获取多个时间段的平均功率，所述多个时间段的时间长度都为第一预设时间长度，第二时间段的起始时间与第一时间段的起始时间的间隔为第二预设时间长度，所述第一时间段和所述第二时间段是所述多个时间段中任意两个相邻的时间段，所述第一预设时间长度大于等于所述第二预设时间长度，其中，所述第一预设时间长度为所述目标线路中列车的制动时长；
获取所述多个时间段的平均功率的最大值；
根据所述最大值，确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
设置多种不同的发车间隔，针对任一站点，获取所述站点的飞轮储能装置在每一种发车间隔下所对应的平均功率的最大值；
对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值的进行平均计算，得到第一功率，根据所述第一功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量；
或者，求取对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值中的最大值，得到第二功率，根据所述第二功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正，其中，所述第一站点为所述目标线路中的任一站点。
在一种可能的实现方式中，所述对P1进行修正包括：
所述第一站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px1小于P1，且与所述第一站点相邻的站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px2大于P2，则在所述第一站点中安装容量为P’1的飞轮储能装置，在与所述第一站点相邻的站点中安装容量为P’2的飞轮储能装置，使得P’1+P’2＝P1+P2，其中P2是与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量；
其中，若第二站点和第三站点都是与所述第一站点相邻的站点，且所述第二站点与所述第一站点的距离小于所述第三站点与所述第一站点的距离，则根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和所述第二站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正。
在一种可能的实现方式中，所述对P1进行修正包括：
在所述第一站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000031
的飞轮储能装置，在第四站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000032
的飞轮储能装置，使得
Figure BDA0003167025080000033
其中P4是第四站点的飞轮储能装置对应的容量，ω为大于0小于1的预设值，所述第四站点为与所述第一站点相邻的站点。
在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得每个站点的单位容量的飞轮储能装置在单位时间内的节电量；
若存在节电量小于等于预设节电量的站点，则调整所述站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第三预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，和/或，当接触网的电压小于等于第四预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中，所述第三预设值小于所述第一预设值，所述第四预设值大于所述第二预设值。
在一种可能的实现方式中，该方法还包括：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得接触网的网压波动值和轨电位值；
若所述网压波动值大于等于预设波动值，或所述轨电位值大于等于预设轨电位阈值，则执行如下步骤：
增大每个站点的飞轮储能装置的容量；
和/或，调整每个站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第五预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，其中，所述第五预设值小于所述第一预设值；
和/或，当接触网的电压小于等于第六预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中所述第六预设值大于所述第二预设值。
第二方面，本发明实施例提供了一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述方法的步骤。
本发明实施例提供一种飞轮储能装置的容量配置方法、终端及存储介质，通过对目标线路进行仿真，在目标线路的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置，使得目标线路中的再生制动能量能够完全被线路中的飞轮储能装置吸收，获取预设发车间隔下的每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，根据该功率时间模型确定每个站点应配置的飞轮储能装置的容量，实现轨道交通线路中飞轮储能装置的合理配置，从而提高了再生制动能量的回收效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的一种轨道交通的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图3是本发明实施例提供的一种轨道交通线路的示意图；
图4是本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图5是本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图6是本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图7是本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图8是本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图；
图9是本发明实施提供的一种飞轮储能装置的容量配置装置的结构示意图；
图10是本发明实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图通过具体实施例来进行说明。
参见图1，其示出了本发明实施例提供的一种牵引供电系统的示意图。结合图1，目前国内城市轨道交通工程大多采用集中供电方式，交流系统为110/35Kv两级电压制。主变电所从地方电网接入110kV电源，降压为35kV，即中压，之后通过中压环网单方向供给车站等处的牵引变电所、降压变电所等。一般的，30公里内的线路至少设置2座主变电所和若干牵引、降压变电所，其中降压变电所主要是为地铁站内的电梯、照明等辅助负荷进行供电。
具体的，牵引变电所将交流35kV电压变换到直流1500或750V电压为列车供电。
一般的，同车站的牵引变电所和降压变电所应尽可能合建为牵引降压混合变电所，以减少投资和便于运营管理。
在本发明实施例中，站点可以是牵引所、降压所或者牵引降压混合所。本发明实施例对此不作限定。
参见图2，其示出了本发明实施例提供的一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图，详述如下：
S201，根据目标线路建立仿真模型，在所述仿真模型中，所述目标线路中的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置。
图3示例性的示出了一种目标线路，包括多个站点。在本发明实施例中，目标线路指的是需要配置飞轮储能装置的轨道交通线路，可以为现有的轨道交通线路，也可以为新建的轨道交通线路，本发明实施对此不做限定。
可选的，本发明实施例的仿真模型中包括目标线路中与列车运行相关的所有参数，包括但不限于：列车的车辆信息参数、动力性能参数、阻力参数、牵引特性参数和电制动特性参数等与列车相关的参数；目标线路中站点的数量、分布参数，如目标线路中共包含多少个站点，每个站点的位置分布，相邻站点的距离关系等。
在仿真模型中，在每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置，是为了保证线路中的所有再生制动能量都能够被飞轮储能装置完全吸收利用。例如，可以预配置无限大容量的飞轮储能装置，或者预配置足够大容量的飞轮储能装置，本发明实施例对此不作限制。
S202，设置所述飞轮储能装置的工作电压范围，当接触网电压大于等于第一预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，当接触网的电压小于等于第二预设值时，所述飞轮储能装置释放电能。
针对轨道交通中列车起制动时间短的特点，相较于电容型储能装置，飞轮储能装置具备快速响应的能力，可以及时捕获再生制动能量或补充牵引能量；针对列车加减速功率大、起制动频繁的特性，飞轮储能装置可以提供瞬时大功率支撑，具备频繁充放电能力。
飞轮储能装置采用基于直流母线电压的控制逻辑，控制策略如下：
飞轮储能装置有三种工作状态，分别为充电、维持、放电三种工作状态。当列车减速制动进站造成牵引网母线电压抬高，牵引网母线电压值高于某个预设电压值时，处于飞轮储能装置充电、吸收电能的区域，并且充电的功率随着母线电压的不断升高而增大，以此吸收制动能量，同时稳定牵引网电压。
当列车加速启动出站造成牵引网母线电压拉低，低于某个预设的电压值时，处于飞轮储能装置释放电能的区域，飞轮储能装置向牵引网提供功率支撑，且功率随着母线电压的不断降低而增大，通过飞轮储能装置释放能量补充牵引能量，稳定直流母线电压稳定。
当牵引网母线的电压值在一个预设范围内时，飞轮处于备用状态，使其荷电状态SOC值处于设定值，执行维持转速指令。
可选的，以接触网的空载网压为1650V为例，本步骤中的第一预设值可以为1670V，第二预设值可以为1620V，当接触网电压大于等于1650V时，飞轮储能装置充电，当接触网电压小于等于1620V时，飞轮储能装置放电。
以上仅为一个飞轮储能装置工作电压范围的示例，具体的设置可根据目标线路的实际运行情况进行灵活设置，本发明实施例对此不做限定。
S203，在预设发车间隔下进行仿真，获取每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，所述功率时间模型用于表示在仿真过程中所述飞轮储能装置的功率在每个时间点的值。
预设发车间隔是目标线路根据运行计划设置的发车间隔，如高峰期发车间隔2分15秒或2分30秒，平峰期发车间隔4分35秒等。发车间隔可以是任意符合实际运行计划的时间值，本发明实施例对此不作限定。
在仿真模型下设置发车间隔，即可得到该发车间隔下每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型。
S204，根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量。
可选的，功率时间模型可以是功率随时间变化的曲线，当列车制动时，飞轮储能装置充电，功率越大，说明需要的飞轮储能装置的容量越大。
根据功率时间模型，可以选取功率的峰值，或者一段时间内功率的平均值作为飞轮储能装置容量配置的依据，本发明实施例对此不作限定。
由上可知，本发明通过对目标线路进行仿真，在目标线路的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置，使得目标线路中的再生制动能量能够完全被线路中的飞轮储能装置吸收，获取预设发车间隔下的每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，根据该功率时间模型确定每个站点应配置的飞轮储能装置的容量，实现轨道交通线路中飞轮储能装置的合理配置，从而提高了再生制动能量的回收效率。
图4示出了本发明实施例提供的另一种飞轮储能装置的容量配置方法的实现流程图，该方法用于实现上述步骤S204，详述如下：
S401，针对任一站点，根据所述功率时间模型，获取多个时间段的平均功率，所述多个时间段的时间长度都为第一预设时间长度，第二时间段的起始时间与第一时间段的起始时间的间隔为第二预设时间长度，所述第一时间段和所述第二时间段是所述多个时间段中任意两个相邻的时间段，所述第一预设时间长度大于等于所述第二预设时间长度，其中，所述第一预设时间长度为所述目标线路中列车的制动时长。
列车制动过程为一段时间，如20秒，该过程为列车再生制动能量产生的时间。以该段时间为依据进行飞轮储能装置的容量配置更加合理，能够进一步提高再生制动能量的回收效率。
基于此，在本步骤中，第一预设时间长度即为列车的制动时长。
在本发明实施例中，列车的制动时长，即本步骤中的第一预设时间长度可根据列车的实际运行情况进行设置，本发明实施例对此不做限定。
可选的，两个相邻时间段的起始时间的间隔，即第二预设时间长度可以为0.1s、1s等，本发明实施例对此不作限定。
以第一预设时间长度为20秒，第二预设时间长度为1秒，仿真时长为4分钟为例，本步骤中的多个时间段可以为0-20s，1-21s，2-22s，3-23s……220-240s共221个时间段。
可选的，仿真时长不小于本次仿真对应的发车间隔的时长。
S402，获取所述多个时间段的平均功率的最大值。
可选的，采用均方根值的方法，计算每个时间段的平均功率。
另外，还可以通过现有的其他算法计算每个时间段的平均功率，本发明实施例对于每个时间段的平均功率的获取方式不作限制。
结合步骤S401中的示例，得到221个时间段对应的221个平均功率，选取221个平均功率中的最大值。
S403，根据所述最大值，确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
每个站点平均功率最大的时间段，需要吸收的再生制动能量最多。
举例来说，一个站点对应的平均功率的最大值为2828kW，则可配置约3MW的飞轮储能装置。
由上可知，本发明通过对列车制动时长进行分析，分别获取一个站点对应的多个时间段的平均功率，以平均功率的最大值作为该站点飞轮储能装置容量配置的依据，更加合理，进一步提高了再生制动能量的回收效率。
进一步的，结合图5，本发明实施例还提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法，该方法包括：
S501，设置多种不同的发车间隔，针对任一站点，获取所述站点的飞轮储能装置在每一种发车间隔下所对应的平均功率的最大值。
在列车的实际运行过程中，会有不同的发车间隔，如高峰期的发车间隔较短，平峰期的发车间隔较大。
可选的，根据目标线路实际运行情况，设置多种发车间隔，在每一种发车间隔下进行仿真计算，得到每个站点在每一种发车间隔下对应的平均功率的最大值。
举例来说，根据列车实际运行情况或运行计划，设置三种不同的发车间隔，分别为2分15秒，2分30秒和4分35秒。
对于一个新建线路，全线共24个站，13个牵引降压混合所。线路空载网压为1650V，按照本发明实施的方法，在仿真模型中为13个站点安装大于等于预设容量的飞轮储能装置，如无限大容量的飞轮储能装置，以保证目标线路中的所有再生制动能量都能被完全吸收。
充电阈值，即第一预设值，设置为1670V，放电阈值，即第二预设值，设置为1620V。
根据列车运行情况，列车的制动时长，即第一预设时间段，设置为20秒。
在这种情况下进行仿真，得到每个站点在每种发车间隔下对应的多个时段平均功率(单位：kW)的最大值，如下表1所示。
表1
Figure BDA0003167025080000111
即，站点1在发车间隔为2分15秒时对应的平均功率的最大值为2828kW，在2分30秒时对应的平均功率的最大值为2228kW，在4分35秒对应的平均功率的最大值为2826kW。
S502，对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值的进行平均计算，得到第一功率，根据所述第一功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
例如，站点1在发车间隔为2分15秒时对应的平均功率的最大值为2828kW，在2分30秒时对应的平均功率的最大值为2228kW，在4分35秒对应的平均功率的最大值为2826kW，对这三个值求平均得到2627kW，则配置约2.5MW的飞轮储能装置。
S503，求取对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值中的最大值，得到第二功率，根据所述第二功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
如站点1在发车间隔为2分15秒时对应的平均功率的最大值为2828kW，在2分30秒时对应的平均功率的最大值为2228kW，在4分35秒对应的平均功率的最大值为2826kW，选取其中的最大值，即2828kW，以此为依据进行站点1的飞轮储能装置的配置，则配置约3MW的飞轮储能装置。
上述步骤S502和S503为步骤S501后的两种并列的方案，两种配置方法可根据实际的列车运行情况、站点内空间限制等多种因素选取其中一个。
本发明实施例通过获取多种不同发车间隔下一个站点对应的多个时段的平均功率的最大值，得到该站点对应的飞轮储能装置的配置容量，更加接近列车的实际运行情况，进一步提高了再生制动能量的回收效率。
结合图6，本发明实施例还提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法，该方法，包括：
S601，根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正，其中，所述第一站点为所述目标线路中的任一站点。
一种可选的，所述第一站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px1小于P1，且与所述第一站点相邻的站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px2大于P2，则在所述第一站点中安装容量为P’1的飞轮储能装置，在与所述第一站点相邻的站点中安装容量为P’2的飞轮储能装置，使得P’1+P’2＝p1+P2，其中P2是与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量。
由于空间限制，第一站点能安装的飞轮储能装置的容量较小，由于飞轮储能装置都是通过变流器与牵引网的直流母线相连，即全线贯通，此时可考虑在第一站点的相邻所对第一站点的飞轮储能装置的容量进行补充。
例如，通过本发明实施提供的方法，得出第一站点应配置3MW的飞轮储能装置，第二站点应配置1MW的飞轮储能装置，但实际第一站点空间较小，最多安装2MW的飞轮储能装置，但与第一站点相连的第二站点空间较大，因此，可采用第一站点安装2MW、第二站点安装2MW飞轮储能装置的方法。
进一步的，为避免大量制动电流流过长距离流通路径而造成轨电位严重，基于上述方法，本发明实施例还提供一种方法：若第二站点和第三站点都是与所述第一站点相邻的站点，且所述第二站点与所述第一站点的距离小于所述第三站点与所述第一站点的距离，则根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和所述第二站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正。
即通过与第一站点距离最近的站点对第一站点的飞轮储能装置的容量进行修正。
另一种可选的，在所述第一站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000131
的飞轮储能装置，在第四站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000132
的飞轮储能装置，使得
Figure BDA0003167025080000133
其中P4是第四站点的飞轮储能装置对应的容量，ω为大于0小于1的预设值，所述第四站点为与所述第一站点相邻的站点。
在线路实际运行情况中，每个站点的飞轮储能装置通常不会同时处于最高功率运行状态，且飞轮储能装置是全线贯通的，因此，为提高经济性，可采用上述方法进行飞轮储能装置的配置。
通过这种方法，结合表1，可对每个站点进行如下容量的飞轮储能装置的配置，具体配置参见下表2。
表2
站点 飞轮储能装置的容量(MW)
1 2
2 2
3 4
4 3
5 1.6
6 2
7 1
8 1.6
9 0.6
10 2.6
11 3
12 3
13 1
本发明实施通过相邻站点进行飞轮储能装置容量的修正，使得飞轮储能装置的容量配置更符合站点的空间限制或提高飞轮储能装置配置的经济性。
结合图7，本发明实施例还提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法，该方法包括：
S701，在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置。
例如，最后确定的每个站点对应的飞轮储能装置的容量如上述表2所示，则将仿真模型中每个站点对应的飞轮储能装置的容量设置为表2中的容量。
S702，再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得每个站点的单位容量的飞轮储能装置在单位时间内的节电量。
可选的，单位容量的飞轮储能装置在单位时间内的节电量可以为平均1MW的飞轮储能装置在1小时内的节电量(kWh)。
S703，若存在节电量小于等于预设节电量的站点，则调整所述站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第三预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，和/或，当接触网的电压小于等于第四预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中，所述第三预设值小于所述第一预设值，所述第四预设值大于所述第二预设值。
举例来说，按照表2对应的容量对13个站点的飞轮储能装置进行配置，重新仿真后可得第1个和第13个站点的节能效果不理想，即单位容量的飞轮储能装置在单位时间的节电量较低。根据SOC曲线判断是由于飞轮储能装置的放电阈值，即第二预设值设置过低以至于飞轮储能装置吸收的能量释放不出去，所以将这两个站点的飞轮储能装置的放电阈值由1620V调整至1635V，得到每个站点在每个发车间隔下的节能效果如下表3所示。
表3
Figure BDA0003167025080000151
Figure BDA0003167025080000161
根据仿真结果，4分35秒发车间隔下全线平均1MW飞轮储能装置1h节电量为77kWh，2分30秒发车间隔下全线平均1MW飞轮储能装置1h节电量为81kWh，2分15秒发车间隔下全线平均1MW飞轮储能装置1h节电量为64kWh，节能效果良好。
结合图8，本发明实施例还提供了一种飞轮储能装置的容量配置方法，该方法包括：
S801，在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置。
S802，再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得接触网的网压波动值和轨电位值。
在本发明实施例中，网压波动值可以为以接触网空载电压为基准，电压波动值与空载电压的百分比，也可以为以接触网的空载电压为基准，电压波动值的绝对值。
网压波动值过大，或者轨电位值过大，都会对列车运行的稳定性和乘客安全等带来不良影响。
S803，若所述网压波动值大于等于预设波动值，或所述轨电位值大于等于预设轨电位阈值，则执行如下步骤：增大每个站点的飞轮储能装置的容量；和/或，调整每个站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第五预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，其中，所述第五预设值小于所述第一预设值；和/或，当接触网的电压小于等于第六预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中所述第六预设值大于所述第二预设值。
网压波动值过大或者轨电位过大，则可以通过增大飞轮储能装置配置容量的方法或调窄飞轮储能装置工作电压范围的方法进行处理。
本发明实施例通过对网压波动值和轨电位值进行监测，当网压波动值或轨电位值过大时，通过增大飞轮储能装置配置容量的方法或调窄飞轮储能装置工作电压范围的方法进行处理，及时调整网压，防止大量制动电流流过长距离流通路径造成轨电位严重。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
以下为本发明的装置实施例，对于其中未详尽描述的细节，可以参考上述对应的方法实施例。
图9示出了本发明实施例提供的一种飞轮储能装置的容量配置装置的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：
如图9所示，飞轮储能装置的容量配置装置9包括：仿真模型设置单元91、电压设置单元92、仿真单元93和容量确定单元94；
所述仿真模型设置单元91，用于根据目标线路建立仿真模型，在所述仿真模型中，所述目标线路中的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置；
所述电压设置单元92，用于设置所述飞轮储能装置的工作电压范围，当接触网电压大于等于第一预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，当接触网的电压小于等于第二预设值时，所述飞轮储能装置释放电能；
所述仿真单元93，用于在预设发车间隔下进行仿真，获取每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，所述功率时间模型用于表示在仿真过程中所述飞轮储能装置的功率在每个时间点的值；
所述容量确定单元94，用于根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量。
可选的，所述容量确定单元94，还用于：
针对任一站点，根据所述功率时间模型，获取多个时间段的平均功率，所述多个时间段的时间长度都为第一预设时间长度，第二时间段的起始时间与第一时间段的起始时间的间隔为第二预设时间长度，所述第一时间段和所述第二时间段是所述多个时间段中任意两个相邻的时间段，所述第一预设时间长度大于等于所述第二预设时间长度，其中，所述第一预设时间长度为所述目标线路中列车的制动时长；
获取所述多个时间段的平均功率的最大值；
根据所述最大值，确定所述站点的飞轮储能装置的容量
所述容量确定单元94，还用于：
设置多种不同的发车间隔，针对任一站点，获取所述站点的飞轮储能装置在每一种发车间隔下所对应的平均功率的最大值；
对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值的进行平均计算，得到第一功率，根据所述第一功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量；
或者，求取对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值中的最大值，得到第二功率，根据所述第二功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
所述容量确定单元94还用：
根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正，其中，所述第一站点为所述目标线路中的任一站点。
所述容量确定单元94还用：
所述第一站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px1小于P1，且与所述第一站点相邻的站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px2大于P2，则在所述第一站点中安装容量为P’1的飞轮储能装置，在与所述第一站点相邻的站点中安装容量为P’2的飞轮储能装置，使得P’1+P’2＝P1+P2，其中P2是与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量；
其中，若第二站点和第三站点都是与所述第一站点相邻的站点，且所述第二站点与所述第一站点的距离小于所述第三站点与所述第一站点的距离，则根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和所述第二站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正。
容量确定单元94还用于：在所述第一站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000191
的飞轮储能装置，在第四站点中安装容量为
Figure BDA0003167025080000192
的飞轮储能装置，使得
Figure BDA0003167025080000193
其中P4是第四站点的飞轮储能装置对应的容量，ω为大于0小于1的预设值，所述第四站点为与所述第一站点相邻的站点。
电压设置单元92还用于：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得每个站点的单位容量的飞轮储能装置在单位时间内的节电量；
若存在节电量小于等于预设节电量的站点，则调整所述站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第三预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，和/或，当接触网的电压小于等于第四预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中，所述第三预设值小于所述第一预设值，所述第四预设值大于所述第二预设值。
电压设置单元92还用于：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得接触网的网压波动值和轨电位值；
若所述网压波动值大于等于预设波动值，或所述轨电位值大于等于预设轨电位阈值，则执行如下步骤：
增大每个站点的飞轮储能装置的容量；
和/或，调整每个站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第五预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，其中，所述第五预设值小于所述第一预设值；
和/或，当接触网的电压小于等于第六预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中所述第六预设值大于所述第二预设值。
由上可知，本发明提供的装置通过对目标线路进行仿真，在目标线路的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置，使得目标线路中的再生制动能量能够完全被线路中的飞轮储能装置吸收，获取预设发车间隔下的每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，根据该功率时间模型确定每个站点应配置的飞轮储能装置的容量，实现轨道交通线路中飞轮储能装置的合理配置，从而提高了再生制动能量的回收效率。
图10是本发明实施例提供的终端的示意图。如图10所示，该实施例的终端10包括：处理器100、存储器101以及存储在所述存储器101中并可在所述处理器100上运行的计算机程序102。所述处理器100执行所述计算机程序102时实现上述各个飞轮储能装置的容量配置方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤201至步骤204。或者，所述处理器100执行所述计算机程序102时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能，例如图9所示模块/单元91至94的功能。
示例性的，所述计算机程序102可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器101中，并由所述处理器100执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序102在所述终端10中的执行过程。例如，所述计算机程序102可以被分割成图9所示的模块/单元91至94。
所述终端10可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端10可包括，但不仅限于，处理器100、存储器101。本领域技术人员可以理解，图10仅仅是终端10的示例，并不构成对终端10的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器100可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器101可以是所述终端10的内部存储单元，例如终端10的硬盘或内存。所述存储器101也可以是所述终端10的外部存储设备，例如所述终端10上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card，SMC)，安全数字(Secure Digital，SD)卡，闪存卡(FlashCard)等。进一步地，所述存储器101还可以既包括所述终端10的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器101用于存储所述计算机程序以及所述终端所需的其他程序和数据。所述存储器101还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个飞轮储能装置的容量配置方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种飞轮储能装置的容量配置方法，其特征在于，包括：
根据目标线路建立仿真模型，在所述仿真模型中，所述目标线路中的每个站点预配置大于等于预设容量的飞轮储能装置；
设置所述飞轮储能装置的工作电压范围，当接触网电压大于等于第一预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，当接触网的电压小于等于第二预设值时，所述飞轮储能装置释放电能；
在预设发车间隔下进行仿真，获取每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，所述功率时间模型用于表示在仿真过程中所述飞轮储能装置的功率在每个时间点的值；
根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个站点的飞轮储能装置对应的功率时间模型，确定每个站点在述预设发车间隔所对应的飞轮储能装置的容量包括：
针对任一站点，根据所述功率时间模型，获取多个时间段的平均功率，所述多个时间段的时间长度都为第一预设时间长度，第二时间段的起始时间与第一时间段的起始时间的间隔为第二预设时间长度，所述第一时间段和所述第二时间段是所述多个时间段中任意两个相邻的时间段，所述第一预设时间长度大于等于所述第二预设时间长度，其中，所述第一预设时间长度为所述目标线路中列车的制动时长；
获取所述多个时间段的平均功率的最大值；
根据所述最大值，确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
设置多种不同的发车间隔，针对任一站点，获取所述站点的飞轮储能装置在每一种发车间隔下所对应的平均功率的最大值；
对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值的进行平均计算，得到第一功率，根据所述第一功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量；
或者，求取对所述站点的飞轮储能装置在所述多种不同的发车间隔下所对应的平均功率的最大值中的最大值，得到第二功率，根据所述第二功率确定所述站点的飞轮储能装置的容量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正，其中，所述第一站点为所述目标线路中的任一站点。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对P1进行修正包括：
所述第一站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px1小于P1，且与所述第一站点相邻的站点中用于安装飞轮储能装置的空间所对应的飞轮储能装置的最大容量Px2大于P2，则在所述第一站点中安装容量为P’1的飞轮储能装置，在与所述第一站点相邻的站点中安装容量为P’2的飞轮储能装置，使得P’1+P’2＝P1+P2，其中P2是与所述第一站点相邻的站点的飞轮储能装置对应的容量；
其中，若第二站点和第三站点都是与所述第一站点相邻的站点，且所述第二站点与所述第一站点的距离小于所述第三站点与所述第一站点的距离，则根据第一站点的飞轮储能装置对应的容量P1和所述第二站点的飞轮储能装置对应的容量，对P1进行修正。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述对P1进行修正包括：
在所述第一站点中安装容量为
Figure FDA0003167025070000021
的飞轮储能装置，在第四站点中安装容量为
Figure FDA0003167025070000022
的飞轮储能装置，使得
Figure FDA0003167025070000023
其中P4是第四站点的飞轮储能装置对应的容量，ω为大于0小于1的预设值，所述第四站点为与所述第一站点相邻的站点。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得每个站点的单位容量的飞轮储能装置在单位时间内的节电量；
若存在节电量小于等于预设节电量的站点，则调整所述站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第三预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，和/或，当接触网的电压小于等于第四预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中，所述第三预设值小于所述第一预设值，所述第四预设值大于所述第二预设值。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，该方法还包括：
在确定每个站点的飞轮储能装置对应的容量后，在所述仿真模型中，用每个站点对应的容量的飞轮储能装置替代所述大于等于预设容量的飞轮储能装置；
再次在所述预设发车间隔下进行仿真，获得接触网的网压波动值和轨电位值；
若所述网压波动值大于等于预设波动值，或所述轨电位值大于等于预设轨电位阈值，则执行如下步骤：
增大每个站点的飞轮储能装置的容量；
和/或，调整每个站点的飞轮储能装置的工作电压范围，使得当接触网电压值大于等于第五预设值时，所述飞轮储能装置吸收电能，其中，所述第五预设值小于所述第一预设值；
和/或，当接触网的电压小于等于第六预设值时，所述飞轮储能装置释放电能，其中所述第六预设值大于所述第二预设值。
9.一种终端，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上的权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如上的权利要求1至8中任一项所述方法的步骤。
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