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(diào)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(yīng)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(zhì)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(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，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(jìn)策略的基礎(chǔ)上對儲能系統(tǒng)的容量配置進(jìn)行協(xié)同優(yōu)化，并通過實驗對比證明了改進(jìn)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(gòu)成及改進(jìn)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(jìn)行協(xié)同優(yōu)化的詳細(xì)過程；最后基于有軌電車線路進(jìn)行實際功率分配與容量配置，在實驗平臺上進(jìn)行了小功率驗證。

圖7 90kW混合儲能系統(tǒng)實驗平臺

結(jié)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(jìn)后的能量管理策略，進(jìn)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(jìn)行了分析并加以改進(jìn)，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(jìn)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(jìn)策略進(jìn)行對比實驗，進(jìn)一步驗證改進(jìn)后能量管理策略的優(yōu)越性。