利索能及
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专利号: 2023111936090
申请人: 淮阴工学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-07-01
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,包括能量输入单元、中间设备单元和输出单元;所述能量输入单元将太阳能、铁轨风能、电网的能量输入系统;所述中间设备单元包括光电转换器(1)、风电转换器(2)、热板(3)、余热锅炉(4)、汽轮机(5)、热换器(6)、电、热智能控制器(7)、多功能储电、热机群(8)、集热器(9)、冷凝器(10)、蒸发器(11);

所述输出单元输出热、电、冷三部分能源为多能源火车站供能。

2.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,太阳能的输出端与光电转换器(1)和热板(3)连接,铁轨风能的输出端与风电转换器(2)连接,电网、光电转换器(1)和风电转换器(2)所产生的电能输出到电、热智能控制器(7)中,根据多能源火车站系统正常运行所需电能的实时供给量,将总电能与实时供给电能的余能差量储存到多功能储电、热机群(8)中,为多功能火车站提供基础设备所需电力,所述基础设备包括火车启动与运输、车组电力负载设备。

3.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,利用弧形集风装置对铁轨风能进行收集,通过智能控制弧形集风装置的角度来最大限度的收集铁轨风能。

4.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,所述热板(3)回收太阳能所产生的热量,热板(3)与余热锅炉(4)连接,余热锅炉(4)与汽轮机(5)连接,汽轮机(5)与热换器(6)连接;余热锅炉(4)、汽轮机(5)和热换器(6)三部分实现热的梯度回收利用并且所产生的热能输出到电、热智能控制器(7)和多功能储电、热机群(8)中为多功能火车站提供基础设备的制热。

5.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,所述电、热智能控制器(7)和集热器(9)连接,电、热智能控制器(7)为集热器(9)提供电能。

6.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,所述热板(3)与集热器(9)相连接,集热器(9)将热板(3)所回收的清洁能源集中到一起,集热器(9)与冷凝器(10)和蒸发器(11)相连接所组成的吸附式制冷系统为多功能火车站提供基础设备的制冷。

7.根据权利要求1所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,根据所述电、热智能控制器系统(7)中的光伏产电功率、风能产电功率、热能转化功率、多功能储电、热机群的情况建立如下目标函数,并利用小燕子算法对目标函数进行优化控制,最终输出最优的控制数据进行调度优化,所述目标函数为:其中C为碳排放量,Ft表示系统的碳排放因子,Wt表示系统的耐磨损程度,η为能源利用率,Gheat、Gcold、Gpower分别为系统热、冷、电的供给量,Hpri为一次性能源产生的能量,tm为碳排放量到m所需的时间,Tt为碳总排放时间。

8.根据权利要求7所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,利用优化小燕子算法对目标函数进行优化控制,输出最优的控制数据进行调度优化,根据各个时刻电能、热能和供冷消耗量的数据反馈,输出供电、供热、供冷最大时的最优控制策略,具体包括如下步骤:步骤1:初始化参数,将光伏产电功率、风能产电功率、热能转化功率、多功能储电、热机群作为输入;

步骤2:计算每只小燕子的适应度值,即目标函数的值;

步骤3:计算出小燕子在飞行过程中的新位置Pe;

步骤4:求得整体小燕子位置De;

步骤5:更新最佳小燕子的位置信息和适应度值,ineration=iteration+1;

步骤6:如果interation>Maxiteration,跳转到步骤7,否则跳转到步骤3;

步骤7:输出最佳小燕子位置和适应度值。

9.根据权利要求8所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,所述步骤(3)中采用附加变量Z调整小燕子的位置,以求的小燕子飞行的最优理想位置,即在风能转换系统中,风能转换器获得最大风能的最佳位置,Le=Z*De(x)

其中Le为小燕子迁徙过程中的空间位置,De(x)为整体小燕子种群在空间横轴上的位置,Z代表小燕子在所给的空间中的迁徙行为特征,Z的大小通过WL进行控制,WL为迁徙过程中滑翔力的大小,Z=WL‑(x*WL/Maxiteration)

最终Z的大小根据迭代次数,从3→0呈线性下降,

在保证小燕子个体之间不会发生碰撞之后,令所有小燕子向着最优小燕子位置方向靠拢,Ie=C*(Dbest(x)‑De(x))

其中Ie表示群体中的小燕子个体向最佳小燕子的收敛方向,Dbest(x)为最佳空间横轴位置,C作为平衡算法探索和开发能力的参数,其变化遵循:2

C=3*Z*rand

在计算出每个小燕子的收敛方向后,小燕子开始向着这个位置进行移动:Pe=|Le+Ie|

其中Pe即小燕子的新位置。

10.根据权利要求8所述的一种低碳节能减排的多能源火车站系统,其特征在于,所述步骤(4)中求整体小燕子位置De具体为:小燕子在滑翔觅食时呈旋转式下降,通过不断改变角度和半径在空间中进行偏移,即在风能转换系统中风能转换器获得最大风能的角度位置,小燕子在三维空间中的具体位置为:x=R*cos(m)

y=R*sin(m)

z=R*m

mo

r=u*e

其中,x为空间横轴位置,y为空间纵轴位置,z为空间垂直位置,m是一个位于[0,2π]的随机数,算法通过u和o控制旋转半径R,u和o通常取1;结合小燕子的新位置,得到整体小燕子的位置更新公式如下:De=(Pe*x*y*z)+Dbest(x)。