Control de Gestión de Energía Optimizado de una Locomotora Eléctrica Híbrida
Autores: Cipek, Mihael; Pavkovi, Danijel; Kljai, Zdenko
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Control de Gestión de Energía Optimizado de una Locomotora Eléctrica Híbrida
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Propulsión eléctrica híbrida
Ahorro de combustible
Emisiones de gases de efecto invernadero
Gestión de energía
Algoritmo de optimización
Consumo de combustible
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
La propulsión eléctrica híbrida, que utiliza baterías para el almacenamiento de energía, está haciendo avances significativos en el transporte ferroviario debido a su potencial para notables ahorros de combustible y las reducciones relacionadas en las emisiones de gases de efecto invernadero de la tracción ferroviaria híbrida en comparación con las líneas ferroviarias no electrificadas. Debido a la complejidad inherente de los trenes de potencia híbridos, que combinan diferentes conversiones de energía y capacidades de almacenamiento, la operación correspondiente de su gestión de energía necesita ser optimizada con precisión para lograr el consumo de combustible mínimo posible. Teniendo esto en cuenta, este documento propone una estrategia de control de gestión de energía en tiempo real para una locomotora diésel-eléctrica híbrida basada en los resultados de optimización obtenidos mediante un algoritmo de programación dinámica orientado a la minimización del consumo de combustible, respetando las restricciones del estado de carga de la batería y las restricciones físicas del tren de potencia. El resultado final de la optimización, expresado en términos de la referencia óptima del estado de carga de la batería (objetivo), se utiliza como una entrada adicional en el controlador del estado de carga dentro del sistema de gestión de energía en tiempo real. El análisis de simulación subsiguiente muestra una clara mejora en la economía de combustible con un 22.9% de ahorro de combustible obtenido para la locomotora con un tren de potencia híbrido equipado con baterías en comparación con la convencional.
Descripción
La propulsión eléctrica híbrida, que utiliza baterías para el almacenamiento de energía, está haciendo avances significativos en el transporte ferroviario debido a su potencial para notables ahorros de combustible y las reducciones relacionadas en las emisiones de gases de efecto invernadero de la tracción ferroviaria híbrida en comparación con las líneas ferroviarias no electrificadas. Debido a la complejidad inherente de los trenes de potencia híbridos, que combinan diferentes conversiones de energía y capacidades de almacenamiento, la operación correspondiente de su gestión de energía necesita ser optimizada con precisión para lograr el consumo de combustible mínimo posible. Teniendo esto en cuenta, este documento propone una estrategia de control de gestión de energía en tiempo real para una locomotora diésel-eléctrica híbrida basada en los resultados de optimización obtenidos mediante un algoritmo de programación dinámica orientado a la minimización del consumo de combustible, respetando las restricciones del estado de carga de la batería y las restricciones físicas del tren de potencia. El resultado final de la optimización, expresado en términos de la referencia óptima del estado de carga de la batería (objetivo), se utiliza como una entrada adicional en el controlador del estado de carga dentro del sistema de gestión de energía en tiempo real. El análisis de simulación subsiguiente muestra una clara mejora en la economía de combustible con un 22.9% de ahorro de combustible obtenido para la locomotora con un tren de potencia híbrido equipado con baterías en comparación con la convencional.