CN115912414A - 超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质，方法包括：采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；根据约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数；根据第一控制参数，利用下垂控制方法控制超级电容储能装置的充放电电流。本发明提供的超级电容储能装置的控制方法，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。
Description
技术领域
本发明涉及城市轨道交通技术领域，具体涉及一种超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质。
背景技术
在城市轨道交通领域，回收和再利用列车再生制动能量是降低系统牵引能耗的主要手段。在列车制动能量回收及利用的多种技术路线中，基于超级电容器的地面储能技术具有结构及维护简单、与牵引供电系统交流侧无接口、对牵引供电系统具有功率补偿功能等多方面的优势，成为了未来应用的主要方向。随着城市轨道交通行业对节能低碳的进一步要求以及超级电容器成本的降低，超级电容储能装置将在城市轨道交通领域实现更为广泛的应用，因此合理、有效的控制和管理方法成为了其应用效益最优化实现的关键。
目前针对城市轨道交通地面超级电容储能装置的控制和管理方法主要分为两个层面实现，底层控制方法采用基于电压电流双闭环控制方法，储能装置根据直流牵引网母线电压实现充放电管理，即当牵引网直流母线电压高于设定的充电阈值，储能装置进入充电模式，当牵引网直流母线电压低于设定的放电阈值，储能装置进入放电模式，其充放电电流是通过电压环输出结果给定。上层管理方法多采用自适应管理策略(如模糊控制、强化学习等算法)，实现充放电阈值的自适应调整，其控制和管理示意如图1所示。
上述控制和管理方法可以较好的实现城市轨道交通列车再生制动能量的回收和利用，取得较好的节能效果。但由于城市轨道交通运营负荷的时变性以及多储能装置的协同应用，上述控制和管理方法在超级电容储能装置全寿命周期效益实现方面存在一定的不足和欠缺。主要体现在如下：
(1)在短时间尺度(秒级)层面：底层控制方法采用的双闭环控制方法，由于PI控制方法的特点，该方法在全线路多储能装置应用过程中，易带来直流网电压振荡和不稳定问题；
(2)在中时间尺度(小时级)层面：未充分考虑不同发车间隔情况下线路再生能量的分布特性，造成控制参数设置的不合理，进而影响节能效益；
(3)在长时间尺度(天级)层面：由于超级电容器使用过程中的衰减，未及时调整和优化其控制策略会带来部分储能装置寿命滥用和均衡性差的问题，进而影响全寿命周期的应用效益。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种轨道交通超级电容储能装置的控制方法、装置、设备及存储介质，解决城市轨道交通多地面式超级电容储能装置全生命周期应用效益差的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种超级电容储能装置的控制方法，包括：
在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；
在第二时间尺度周期，根据所述约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，所述第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期；
在第三时间尺度周期，根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，所述第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。
本发明提供的超级电容储能装置的控制方法，根据对超级电容储能装置控制需求的不同设置不同时间尺度周期，对超级电容储能装置分时间尺度进行控制和管理，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。
可选地，所述寿命评估结果包括寿命评估值和寿命评估差，其中寿命评估值的计算公式为：
life(j)＝w1·Csc(j)+w2·Rsc(j)
其中，life(j)为第j站的寿命评估值，Csc(j)和Rsc(j)分别为超级电容的容值和内阻实时状态，w1和w2分别为第j站超级电容的容值和内阻评估权重；
寿命评估差的计算公式为：
Δlife(j)＝α1·[life(j)-life(j-1)]+α2·[life(j)-life(j+1)]
其中，△life(j)是寿命评估差，α1和α2为第j站超级电容与相邻站超级电容均衡差。
寿命评估值体现了第j站的寿命状态，寿命评估差体现了与第j站相邻站的寿命差，通过这两个值可以反应超级电容储能装置的整体寿命情况，方便及时调整，从而使所述超级电容储能装置的寿命达到最佳。
可选地，所述将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数，包括：
模糊规则库根据所述寿命评估值确定寿命状态，根据所述寿命评估差确定与相邻站的寿命状态差异；
根据所述寿命状态和与相邻站的寿命状态差确定约束条件调整量参数。
通过对超级电容储能装置的寿命评估，及时调整和优化其控制策略，充分利用超级电容储能装置的寿命，提高均衡性，进而提高全寿命周期的应用效益。
可选地，所述优化目标函数为：
其中，e％为超级电容储能装置应用的节能率，Esub_non(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置前的输出能耗，Esub_ess(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置后的输出能耗。
通过建立优化目标函数，在遗传算法计算通过调和智能控制参数，达到目标函数节能率最高的目的，使超级电容储能装置的节能效果达到最优。
可选地，所述约束条件为：
其中，udc0为直流牵引网空载电压，uds和uch分别为放电启动阈值和充电启动阈值，socmin和socmax为soc工作区间上下限，isc_max为充放电电流的限值。
通过建立约束条件，实现不同运行间隔的最优配置。
可选地，所述利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，包括：
对所述控制参数进行初始化，生成第一代控制参数种群，其中，所述控制参数包括：所述超级电容储能装置的放电启动阈值、充电启动阈值、充电斜率值和放电斜率值；
根据所述优化目标函数，计算所述第一代控制参数种群的第一适应度；
根据所述约束条件和所述第一适应度，进行选择、交叉、变异操作，生成下一代控制参数种群；
循环计算控制参数种群的适应度，得到第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括：所述超级电容储能装置的第一放电启动阈值、第一充电启动阈值、第一充电斜率值和第一放电斜率值。
利用遗传算法对控制参数进行寻优，只需要影响搜索方向的优化目标函数和相应的约束条件，使求解复杂问题更加简化，得到的第一控制参数更加准确。
可选地，所述根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，包括：
获取所述超级电容储能装置所在牵引网电压；
比较所述牵引网电压值、第一放电启动阈值和第一充电启动阈值，判断所述超级电容储能装置的工作区域，当所述牵引网电压值大于充电启动阈值时，所述超级电容储能装置进入充电状态，当所述牵引网电压值小于放电启动阈值时，所述超级电容储能装置进入放电状态；
根据所述牵引网电压值和充电斜率值或放电斜率值，控制所述超级电容储能装置的充电电流或放电电流。
通过比较超级电容储能装置所在牵引网电压和第一控制参数，使储能装置适时进入不同工作区域，并利用下垂控制准确控制充放电电流，在全线路多储能装置应用过程中控制直流网电压更加稳定。
第二方面，本发明实施例提供了一种超级电容储能装置的控制装置，所述装置包括：
第一时间尺度管理层模块，用于在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；
第二时间尺度管理层模块，用于在第二时间尺度周期，根据所述约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，所述第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期；
第三时间尺度管理层模块，用于在第三时间尺度周期，根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，所述第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。
本发明提供的超级电容储能装置的控制装置，根据对超级电容储能装置控制需求的不同设置不同时间尺度管理层模块，对超级电容储能装置分时间尺度进行控制和管理，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。
第三方面，本发明实施例提供了一种计算机设备，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
第四方面，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指令，所述计算机指令用于使所述计算机执行第一方面，或者第一方面任意一种可选实施方式中所述的方法。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的现有技术中对超级电容储能装置的上层控制示意图；
图2为本发明实施例提供一种超级电容储能装置控制方法的流程图；
图3为本发明实施例提供的一种超级电容储能装置控制方法中长时间尺度管理层整体框架图；
图4为本发明实施例提供的一种超级电容储能装置控制方法中遗传算法的流程图；
图5为本发明实施例提供的一种超级电容储能装置控制方法中短时间尺度管理层的控制框图；
图6为本发明实施例提供的一种超级电容储能装置控制方法的一个具体实施例中，下垂控制的超级电容储能装置充放电电流与牵引网电压值的关系图；
图7为本发明实施例提供的一种超级电容储能装置的控制装置的结构示意图；
图8为本发明实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
本发明实施例提供了一种超级电容储能装置的控制方法，根据功能层的不同从不同时间尺度出发对超级电容储能装置进行控制和管理，如图2所示，具体包括：
步骤S1：在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数。
示例性地，第一时间尺度周期以“天”计量，但不以此为限，可以根据实际情况进行调整。该步骤是长时间尺度管理层实现的功能，主要实现约束条件的生成和调整，对不同储能装置之间进行协同管理，是本发明实施例提供的超级电容储能装置的控制方法的顶层优化环节。该层面首先通过对不同超级电容储能装置的实时寿命状态进行评估，其次在此基础上建立基于模糊算法控制规则，生成约束条件调整量参数，最后将所优化调整的约束条件调整参数在第二时间尺度管理层中进行更新。
示例性地，超级电容的寿命状态的表征主要体现在容值的下降和内阻的上升，因此可以通过监测超级电容的容值和内阻的数据进行寿命状态的评估，容值和内阻之间的权重关系取决于不同的产品的参数设计，可以通过产品手册获得。寿命评估结果包括寿命评估值和寿命评估差，其中寿命评估值的计算公式为：
life(j)＝w1·Csc(j)+w2·Rsc(j)
其中，life(j)为第j站的寿命评估值，Csc(j)和Rsc(j)分别为超级电容的容值和内阻实时状态，w1和w2分别为第j站超级电容的容值和内阻评估权重；
寿命评估差的计算公式为：
Δlife(j)＝α1·[life(j)-life(j-1)]+α2·[life(j)-life(j+1)]
其中，△life(j)是寿命评估差，α1和α2为第j站超级电容与相邻站超级电容均衡差。
寿命评估值体现了第j站的寿命状态，寿命评估差体现了与第j站相邻站的寿命差，通过这两个值可以反应超级电容储能装置的整体寿命情况，方便及时调整，从而使超级电容储能装置的寿命达到最佳。
示例性地，如图3所示，为长时间尺度管理层整体框架图，ESS1-ESSj表示多个超级电容，通过获取各个超级电容的容值Csc(j)和内阻Rsc(j)，得到寿命评估值确定寿命状态，模糊规则库根据寿命评估值确定寿命状态，根据寿命评估差确定与相邻站的寿命状态差异，根据寿命状态和与相邻站的寿命状态差异确定约束条件调整量参数。由于超级电容的寿命与其使用电压和充放电电流成负相关关系，即使用电压越高、充放电电流越大，其寿命会越差；使用电压越低、充放电电流越小，其寿命会越长，使用电压通过SOC(State OfCharge,荷电状态)来表示。在一实施例中，首先，根据本站寿命状态、相邻站的寿命状态差与使用电压、充放电电流趋势对应关系建立模糊规则库；其次，通过上述对本站寿命状态、相邻站的寿命状态差的评估结果查询模糊规则库表，找到对应的使用电压、充放电电流调整量；最后将此结果作为长时间尺度的输出，同时作为中时间尺度的输入。
在一具体实施例中，定义寿命评估值有“好”、“一般”、“差”三种状态，定义寿命评估差有“大”、“中”、“小”三种状态差异，为降低相邻站寿命差，对本站和相邻站的SOC和充放电电流参数进行调整的规则如下：
若某站超级电容储能装置寿命状态为“好”，其与相邻站的寿命状态差异为“大”，说明相邻站的滥用程度高，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向上大调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“好”，其与相邻站的寿命状态差异为“中”，说明相邻站的滥用程度一般，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向上小调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“好”，其与相邻站的寿命状态差异为“小”，说明相邻站的不存在滥用情况，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“不调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“一般”，其与相邻站的寿命状态差异为“大”，说明本站的滥用程度高，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向下大调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“一般”，其与相邻站的寿命状态差异为“中”，说明本站的滥用程度一般，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向下小调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“一般”，其与相邻站的寿命状态差异为“小”，说明相邻站的不存在滥用情况，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“不调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“差”，其与相邻站的寿命状态差异为“大”，说明本站的滥用程度高，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向下大调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“差”，其与相邻站的寿命状态差异为“中”，说明本站的滥用程度一般，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“向下小调整”；
若某站超级电容储能装置寿命状态为“差”，其与相邻站的寿命状态差异为“小”，说明本站不存在滥用程度高，因此对应本站SOC上限和充放电电流值调整量为“不调整”。
通过对超级电容储能装置的寿命评估，及时调整和优化其控制策略，充分利用超级电容储能装置的寿命，提高均衡性，进而提高全寿命周期的应用效益。
步骤S2：在第二时间尺度周期，根据约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期。
示例性地，第二时间尺度周期以“小时”计量，但不以此为限，可以根据实际情况进行调整，该步骤是中时间尺度管理层实现的功能，主要实现控制参数的生成和寻优，以及实现与不同运行间隔的最优匹配，是本发明所提出方法的关键决策层。如图4所示，为遗传算法的流程图，遗传算法为现有技术，在此不再赘述。
具体地，在一实施例中，优化目标函数为：
其中，e％为超级电容储能装置应用的节能率，Esub_non(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置前的输出能耗，Esub_ess(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置后的输出能耗。
通过建立优化目标函数，在遗传算法计算通过调和控制参数，达到目标函数节能率最高的目的，使超级电容储能装置的节能效果达到最优。
具体地，在一实施例中，约束条件为：
其中，udc0为直流牵引网空载电压，uds和uch分别为放电启动阈值和充电启动阈值，socmin和socmax为soc工作区间上下限，一般socmin为固定值0，isc_max为充放电电流的限值。
通过建立约束条件，利用长时间尺度管理层得到的约束条件调整参数进行更新，实现不同运行间隔的最优配置。
具体地，在一实施例中，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，具体步骤包括：
步骤S21：对控制参数进行初始化，生成第一代控制参数种群，利用遗传算法进行寻优的公式为：
X(j)＝[uch,λch,uds,λds]
其中，uds、uch、λch和λds为控制参数，uds和uch分别为放电启动阈值和充电启动阈值，λch和λds分别为充电斜率值和放电斜率值。
步骤S22：根据优化目标函数，计算第一代控制参数种群的第一适应度。
步骤S23：根据约束条件和第一适应度，进行选择、交叉、变异操作，生成下一代控制参数种群。
步骤S24：循环计算控制参数种群的适应度，得到第一控制参数，其中，第一控制参数包括：超级电容储能装置的第一放电启动阈值、第一充电启动阈值、第一充电斜率值和第一放电斜率值。
具体地，优化目标函数是对适应度的评价，以两站1.5MW超级电容储能装置为例，每站超级电容储能装置均有一套控制参数，假如第一组数据为X(1)＝[870,0.3,780,0.4],X(2)＝[875,0.2,785,0.2]时的节能率为9％，第二组数据为X(1)＝[860,0.3,790,0.4],X(2)＝[870,0.2,775,0.1]时的节能率为10％，那么第二组数据具有更好的控制效果，在遗传算法中适应度较高，则将第二组数据作为第一控制参数。
利用遗传算法对控制参数进行寻优，只需要影响搜索方向的优化目标函数和相应的约束条件，使求解复杂问题更加简化，得到的第一控制参数更加准确。
步骤S3：在第三时间尺度周期，根据第一控制参数，利用下垂控制方法控制超级电容储能装置的充放电电流，第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。示例性地，第三时间尺度周期以“秒”计量，但不以此为限，可以根据实际情况进行调整，该步骤是短时间尺度管理层实现的功能，主要实现超级电容储能装置的实时控制，是本发明所提出的方法的基础控制层，其控制框图如图5所示。
具体地，在一实施例中，根据第一控制参数，利用下垂控制方法控制超级电容储能装置的充放电电流的具体步骤包括：
步骤S31：获取超级电容储能装置所在牵引网电压。
步骤S32：比较牵引网电压值、第一放电启动阈值和第一充电启动阈值，判断超级电容储能装置的工作区域，当牵引网电压值大于充电启动阈值时，超级电容储能装置进入充电状态，当牵引网电压值小于放电启动阈值时，超级电容储能装置进入放电状态，当牵引网电压值小于充电启动阈值且大于放电启动阈值时，超级电容储能装置进入待机状态。
步骤S33：根据牵引网电压值和充电斜率值或放电斜率值，控制超级电容储能装置的充电电流或放电电流。如图6所示为下垂控制中，超级电容储能装置的充放电电流与牵引网电压值的关系图。图6中横坐标为超级电容充放电电流，纵坐标为牵引网电压，λch和λds分别代表充放电速率，即达到最大功率的速度，斜率越大，速度越慢。其中λch_max代表最小的充电速率，λch_min代表最大的充电速率；λds_max代表最小的放电速率，λds_min代表最大的放电速率。左侧象限的区域为超级电容放电区域，右侧象限的区域为超级电容充电区域。当超级电容储能装置工作在充电区域时，通过检测到的牵引网电压在图6右侧象限中对应得到超级电容充电电流；当超级电容储能装置工作在放电区域时，通过检测到的牵引网电压在图6左侧象限中对应得到超级电容放电电流。
通过比较超级电容储能装置所在牵引网电压和第一控制参数，使储能装置适时进入不同工作区域，并利用下垂控制准确控制充放电电流，在全线路多储能装置应用过程中控制直流网电压更加稳定。
本发明提供的超级电容储能装置的控制方法，根据对超级电容储能装置控制需求的不同设置不同时间尺度周期，对超级电容储能装置分时间尺度进行控制和管理，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。
本发明实施例提供了一种超级电容储能装置的控制装置，如图7所示，包括：
第一时间尺度管理层模块1，用于在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数。详细内容参见上述方法实施例中步骤S1的相关描述，在此不再进行赘述。
第二时间尺度管理层模块2，用于在第二时间尺度周期，根据约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期。详细内容参见上述方法实施例中步骤S2的相关描述，在此不再进行赘述。
第三时间尺度管理层模块3，用于在第三时间尺度周期，根据第一控制参数，利用下垂控制方法控制超级电容储能装置的充放电电流，第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。详细内容参见上述方法实施例中步骤S3的相关描述，在此不再进行赘述。
本发明提供的超级电容储能装置的控制装置，根据对超级电容储能装置控制需求的不同设置不同时间尺度管理层模块，对超级电容储能装置分时间尺度进行控制和管理，通过及时调整和优化控制策略，减少超级电容储能装置使用不合理的情况，改善了节能效果，提高了全寿命周期的应用效益。
图8示出了本发明实施例中计算机设备的结构示意图，包括：处理器901和存储器902，其中，处理器901和存储器902可以通过总线或者其他方式连接，图8中以通过总线连接为例。
处理器901可以为中央处理器(Central Processing Unit，CPU)。处理器901还可以为其他通用处理器、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、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
存储器902作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如上述方法实施例中的方法所对应的程序指令/模块。处理器901通过运行存储在存储器902中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。
存储器902可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器901所创建的数据等。此外，存储器902可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器902可选包括相对于处理器901远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器901。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
一个或者多个模块存储在存储器902中，当被处理器901执行时，执行上述方法实施例中的方法。
上述计算机设备具体细节可以对应参阅上述方法实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，实现的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)、随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)、快闪存储器(Flash Memory)、硬盘(Hard Disk Drive，缩写：HDD)或固态硬盘(Solid-State Drive，SSD)等；存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。
Claims (10)
1.一种超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，包括：
在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；
在第二时间尺度周期，根据所述约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，所述第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期；
在第三时间尺度周期，根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，所述第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。
2.根据权利要求1所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述寿命评估结果包括寿命评估值和寿命评估差，其中寿命评估值的计算公式为：
life(j)＝w1·Csc(j)+w2·Rsc(j)
其中，life(j)为第j站的寿命评估值，Csc(j)和Rsc(j)分别为超级电容的容值和内阻实时状态，w1和w2分别为第j站超级电容的容值和内阻评估权重；
寿命评估差的计算公式为：
Δlife(j)＝α1·[life(j)-life(j-1)]+α2·[life(j)-life(j+1)]
其中，△life(j)是寿命评估差，α1和α2为第j站超级电容与相邻站超级电容均衡差。
3.根据权利要求2所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数，包括：
模糊规则库根据所述寿命评估值确定寿命状态，根据所述寿命评估差确定与相邻站的寿命状态差异；
根据所述寿命状态和与相邻站的寿命状态差确定约束条件调整量参数。
4.根据权利要求1所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述优化目标函数为：
其中，e％为超级电容储能装置应用的节能率，Esub_non(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置前的输出能耗，Esub_ess(j)为第j个变电所应用超级电容储能装置后的输出能耗，n为参与计算所述节能率的变电所总数。
5.根据权利要求4所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述约束条件为：
其中，udc0为直流牵引网空载电压，uds和uch分别为放电启动阈值和充电启动阈值，socmin和socmax为soc工作区间上下限，isc_max为充放电电流的限值。
6.根据权利要求5所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，包括：
对所述控制参数进行初始化，生成第一代控制参数种群，其中，所述控制参数包括：所述超级电容储能装置的放电启动阈值、充电启动阈值、充电斜率值和放电斜率值；
根据所述优化目标函数，计算所述第一代控制参数种群的第一适应度；
根据所述约束条件和所述第一适应度，进行选择、交叉、变异操作，生成下一代控制参数种群；
循环计算控制参数种群的适应度，得到第一控制参数，其中，所述第一控制参数包括：所述超级电容储能装置的第一放电启动阈值、第一充电启动阈值、第一充电斜率值和第一放电斜率值。
7.根据权利要求6所述超级电容储能装置的控制方法，其特征在于，所述根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，包括：
获取所述超级电容储能装置所在牵引网电压；
通过比较所述牵引网电压值、第一放电启动阈值和第一充电启动阈值，来判断所述超级电容储能装置的工作区域，当所述牵引网电压值大于第一充电启动阈值时，所述超级电容储能装置进入充电状态，当所述牵引网电压值小于第一启动阈值时，所述超级电容储能装置进入放电状态；
根据所述牵引网电压值和第一充电斜率值，控制所述超级电容储能装置的充电电流；根据所述牵引网电压值和第一放电斜率值，控制所述超级电容储能装置的放电电流。
8.一种超级电容储能装置的控制装置，其特征在于，所述装置包括：
第一时间尺度管理层模块，用于在第一时间尺度周期，采集超级电容储能装置的寿命表征参数并进行寿命评估，得到寿命评估结果，将寿命评估结果输入构建的模糊规则库，输出约束条件调整量参数；
第二时间尺度管理层模块，用于在第二时间尺度周期，根据所述约束条件调整量参数得到约束条件，结合优化目标函数，利用遗传算法对控制参数进行寻优，得到第一控制参数，所述第二时间尺度周期小于第一时间尺度周期；
第三时间尺度管理层模块，用于在第三时间尺度周期，根据所述第一控制参数，利用下垂控制方法控制所述超级电容储能装置的充放电电流，所述第三时间尺度周期小于第二时间尺度周期。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：存储器和处理器，所述存储器和所述处理器之间互相通信连接，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器通过执行所述计算机指令，从而执行权利要求1-7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使计算机执行如权利要求1-7任一项所述的方法。
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