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考虑价值损耗的混合动力系统控制策略研究

来源：电工电气发布时间：2025-08-22 14:22 浏览次数：0

考虑价值损耗的混合动力系统控制策略研究

刘聪^1，2

(1 湖南工业大学交通与电气工程学院，湖南株洲 412007；

2 新型能源系统铁路行业工程研究中心，湖南株洲 412001)

摘要：为了直观评估燃料电池有轨电车混合动力系统的氢耗量和燃料电池寿命，并提升系统的经济性与稳定性，构建了燃料电池寿命衰减模型与系统氢耗模型，将其整合为混合动力系统的单目标价值损失评价函数，并采用人工旅鼠算法(ALA)对目标函数进行优化。将优化结果与状态机策略、等效氢耗最小策略的优化结果进行比较，结果表明：基于 ALA 的混合系统能量管理策略在控制氢耗增幅的同时显著降低燃料电池寿命衰减速率，从而提升了有轨电车的经济性与耐久性。

关键词： 燃料电池；混合动力系统；人工旅鼠算法；价值损耗；能量管理策略；有轨电车

中图分类号：TM911.4 文献标识码：A 文章编号：1007-3175(2025)08-0008-06

Research on Control Strategy of Hybrid Power System Considering Value Loss

LIU Cong^{1, 2}

（1 College of Transportation and Electrical Engineering, Hunan University of Technology, Zhuzhou 412007, China;

2 Engineering Research Center for New Energy System of Railway Industry, Zhuzhou 412001, China）

Abstract: To intuitively evaluate the hydrogen consumption and fuel cell lifespan of a fuel cell tram hybrid power system and enhance its economic efficiency and stability, thus this study establishes life attenuation model and system hydrogen consumption model of the fuel cell,then integrates into the single-objective value loss evaluation function of the hybrid power system and artificial lemmage algorithm(ALA) is adopted to optimize the objective function. The optimization results were compared with those of the state machine strategy and the strategy of minimizing equivalent hydrogen consumption. The results show that the energy management strategy of the hybrid system based on ALA significantly reduces the rate of life degradation of fuel cells while controlling the increase of hydrogen consumption, thereby improving the economy and durability of trams.

Key words: fuel cell; hybrid power system; artificial lemmage algorithm; value loss; energy management strategie; tram

参考文献

[1] 程友良，丁瑞，毛绍宽，等. 不同铂碳比下 PEMFC 梯度阴极催化层性能数值模拟[J] . 太阳能学报，2024，45(11) ：738-746.

[2] 蔡良东，李奇，刘强，等. 考虑系统氢耗和耐久性的多堆燃料电池优化控制方法[J] . 中国电机工程学报，2022，42(10) ：3670-3679.

[3] 高锋阳，张浩然，王文祥，等. 氢燃料电池有轨电车混合储能系统的节能运行优化[J] . 电工技术学报，2022，37(3) ：686-696.

[4] 李奇，刘鑫，孟翔，等. 基于近端策略优化算法的燃料电池混合动力系统综合价值损耗最小能量管理方法[J].中国电机工程学报，2024，44(12) ：4788-4798.

[5] 张国瑞，李奇，韩莹，等. 基于运行模式和动态混合度的燃料电池混合动力有轨电车等效氢耗最小化能量管理方法研究[J] . 中国电机工程学报，2018，38(23) ：6905-6914.

[6] 杨继斌，徐晓惠，张继业，等. 燃料电池有轨电车能量管理策略多目标优化[J] . 机械工程学报，2018，54(22) ：153-159.

[7] 李奇，黄涛，苏波，等. 新型供电方式有轨电车运行能耗优化方法[J] . 西南交通大学学报，2020，55(6) ：1133-1140.

[8] PEI P, CHEN H.Main Factors Affecting the Lifetime of Proton Exchange Membrane Fuel Cells in Vehicle Applications:A Review[J].Applied Energy， 2014， 125 ：60-75.

[9] 张国瑞. 有轨电车用燃料电池混合动力系统配置、建模及能量管理方法[D]. 成都：西南交通大学，2021.

[10] FLETCHER T, THRING R, WATKINSON M.An Energy Management Strategy to Concurrently Optimize Fuel Consumption & PEM Fuel Cell Lifetime in a Hybrid Vehicle[J].International Journal of Hydrogen Energy， 2016， 41(46) ：21503-21515.

[11] 郭爱，陈超，石俊杰，等. 基于价值损耗的有轨电车混合动力能量策略比较研究[J] . 系统仿真学报，2021，33(3) ：572-580.

[12] 苏波. 燃料电池混合动力有轨电车运行优化与控制方法研究[D]. 成都：西南交通大学，2020.

[13] XIAO Y, CUI H, KHURMA R A, et al.Artificial Lemming Algorithm:A Novel Bionic Meta-Heuristic Technique for Solving Real-World Engineering Optimization Problems[J].Artificial Intelligence Review， 2025， 58(3) ：84.

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