城市軌道交通作為城市公共交通的重要組成部分，具有大運(yùn)量、高效率等特點(diǎn)。在列車運(yùn)行過程中，制動(dòng)過程產(chǎn)生的再生制動(dòng)能量蘊(yùn)含著巨大的回收利用價(jià)值。構(gòu)建城市軌道交通再生制動(dòng)能量回收的智能調(diào)度模型，對于提高能源利用效率、降低運(yùn)營成本、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
城市軌道交通列車在制動(dòng)時(shí)，電機(jī)從電動(dòng)機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)狀態(tài)，將列車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，這部分電能即為再生制動(dòng)能量。然而，再生制動(dòng)能量的產(chǎn)生具有隨機(jī)性和波動(dòng)性，其大小與列車運(yùn)行速度、載客量、線路坡度等因素密切相關(guān)。因此，需要智能調(diào)度模型來實(shí)時(shí)監(jiān)測和預(yù)測再生制動(dòng)能量的產(chǎn)生情況，并進(jìn)行合理分配和利用。
智能調(diào)度模型的核心在于數(shù)據(jù)采集與分析。通過在列車和供電系統(tǒng)中安裝傳感器，實(shí)時(shí)采集列車運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)、供電系統(tǒng)參數(shù)以及再生制動(dòng)能量的產(chǎn)生和消耗數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)包括列車的位置、速度、加速度、牽引力、制動(dòng)力，以及供電系統(tǒng)的電壓、電流、功率等信息。利用大數(shù)據(jù)分析技術(shù)，對采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘，建立列車運(yùn)行狀態(tài)與再生制動(dòng)能量產(chǎn)生之間的關(guān)聯(lián)模型，預(yù)測不同運(yùn)行工況下再生制動(dòng)能量的產(chǎn)生量。
在能量分配方面，智能調(diào)度模型需綜合考慮多種因素。儲能系統(tǒng)的狀態(tài)，包括儲能設(shè)備的容量、剩余電量、充放電效率等。當(dāng)再生制動(dòng)能量產(chǎn)生時(shí)，優(yōu)先將能量存儲到儲能系統(tǒng)中，以備后續(xù)使用。同一供電區(qū)間內(nèi)其他列車的用電需求。若附近有列車處于牽引加速狀態(tài)，可將再生制動(dòng)能量直接供給這些列車，實(shí)現(xiàn)能量的就地利用，減少能量在傳輸過程中的損耗。
為了實(shí)現(xiàn)能量的高效調(diào)度，智能調(diào)度模型采用先進(jìn)的優(yōu)化算法。例如，利用遺傳算法、粒子群算法等智能優(yōu)化算法，對能量分配策略進(jìn)行優(yōu)化求解。在滿足列車運(yùn)行安全和供電系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，以最小化能量損耗、最大化能量回收利用率為目標(biāo)，確定最佳的能量分配方案。模型還需具備實(shí)時(shí)調(diào)整能力，根據(jù)列車實(shí)際運(yùn)行情況和供電系統(tǒng)狀態(tài)的變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整能量分配策略，確保調(diào)度方案的實(shí)時(shí)性和有效性。
智能調(diào)度模型還注重與城市軌道交通其他系統(tǒng)的協(xié)同工作。與列車運(yùn)行控制系統(tǒng)相結(jié)合，根據(jù)列車運(yùn)行計(jì)劃提前調(diào)整能量分配策略，確保列車在制動(dòng)時(shí)能夠及時(shí)回收能量，并在牽引時(shí)獲得足夠的能量供應(yīng)。與能源管理系統(tǒng)集成，實(shí)現(xiàn)對整個(gè)城市軌道交通能源系統(tǒng)的集中監(jiān)控和管理，為能源的合理規(guī)劃和調(diào)度提供決策支持。
在智慧能源管理領(lǐng)域，伏鋰碼云平臺提供了智慧能源管理方案，成功應(yīng)用了再生制動(dòng)能量回收的智能調(diào)度模型。通過對列車運(yùn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測和分析，實(shí)現(xiàn)了對再生制動(dòng)能量的精確預(yù)測和合理分配。在項(xiàng)目實(shí)施后，該線路的再生制動(dòng)能量回收利用率顯著提高，能源消耗降低，運(yùn)營成本得到有效控制。減少了因能量反饋到電網(wǎng)而對電網(wǎng)造成的沖擊，提高了供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
