現(xiàn)代有軌電車作為一種新興的交通工具，具有客運量大、環(huán)保節(jié)能、造價相對低廉等優(yōu)點，適合在中等城市推廣使用。近年來，隨著清潔能源政策的推行以及對交通運輸工具安全性、美觀性的需求，儲能式有軌電車開始出現(xiàn)并被廣泛地研究。

儲能式有軌電車在運行過程中需同時滿足大功率和較高的能耗需求，儲能元件中，雖然電池能量密度較大，但功率密度相對較小；超級電容有較高的功率密度，但能量密度相對較小。為提升有軌電車的動力性能，以電池和超級電容混合儲能作為有軌電車的動力系統(tǒng)，已成為熱門研究方向。

能量管理策略決定了有軌電車混合儲能系統(tǒng)的工作性能，合適的能量管理策略不僅能使有軌電車安全平穩(wěn)地運行，而且能夠減少電損耗，降低運營成本。

能量管理策略根據(jù)實時性分為在線策略和離線策略兩種。常用的在線能量管理策略有基于規(guī)則的固定閾值管理策略、濾波功率分配策略和基于模糊控制規(guī)則的能量管理策略等，這些策略的特點是規(guī)則簡單、易于實現(xiàn)，但動態(tài)性差，不能根據(jù)需求隨時調整，且規(guī)則需要基于一定的經(jīng)驗來制定；離線策略如基于動態(tài)規(guī)劃的能量管理策略，雖然可以得到全局最優(yōu)解，但是使用時限制較多，難以在實際運行中應用。

電池與超級電容的容量配置與能量管理策略相互影響又相互制約。容量配置方案決定了儲能系統(tǒng)的能量配比和系統(tǒng)的總體質量，對有軌電車的經(jīng)濟性等有決定性影響。

本文在按固定比例分配功率的能量管理策略基礎上進行了改進，加入了電池主動狀態(tài)下儲能系統(tǒng)間的能量交互，在改進策略的基礎上對儲能系統(tǒng)的容量配置進行協(xié)同優(yōu)化，并通過實驗對比證明了改進后能量管理策略的優(yōu)越性。

本文首先介紹了混合儲能系統(tǒng)的構成及改進的能量管理策略；然后描述了在該能量管理策略下與容量配置進行協(xié)同優(yōu)化的詳細過程；最后基于有軌電車線路進行實際功率分配與容量配置，在實驗平臺上進行了小功率驗證。

圖7 90kW混合儲能系統(tǒng)實驗平臺

結論

本文針對有軌電車的電池-超級電容混合儲能系統(tǒng)提出了改進后的能量管理策略，進行了容量配置協(xié)同優(yōu)化，并實驗驗證了該能量管理策略的優(yōu)越性。對有軌電車混合儲能系統(tǒng)的在線能量管理策略進行了分析并加以改進，加入電池主動狀態(tài)中電池與超級電容的能量交互，并根據(jù)實際線路要求，基于改進后的能量管理策略完成了容量的優(yōu)化配置，驗證了該能量管理策略在容量配置上的優(yōu)勢，即減輕系統(tǒng)重量，降低初始成本。隨后在容量配置不變的實驗平臺上對普通策略和改進策略進行對比實驗，進一步驗證改進后能量管理策略的優(yōu)越性。