风电场快速频率响应性能提升研究及应用

随着风力发电规模的逐渐增加,其随机性、不稳定性使电网频率特性呈现逐渐恶化趋势,对于海上风电同样存在此问题。近年来为解决电网频率特性的恶化趋势,各地区电网公司相继提出风电场需具备快速频率响应特性功能,以支撑电网频率变化,来确保电网的安全运行。为了满足上述功能,行业内已进行了相关技术研究,但快速频率响应性能基本只符合普遍要求（稳定时间不超过15 s）,对于东北电网提出的快速频率响应稳定时间不得超过5 s的要求,还鲜有研究。研究了风电机组场群调度性能及频率调节特征,开发了风电场快速频率响应性能提升软件,并完成了风电场现场测试验证。测试结果表明该方案提高了电网稳定性,完全满足更为严苛的东北电网快速频率响应性能要求,此方案对于海上风电同样适用。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

基于改进型软锁相环的大容量充放电装置的应用研究

大容量充放电装置是一种满足大型舰船装备需求的新型装置。论文给出了一种改进型软锁相环(SPLL)的设计方法,阐述了基于该SPLL的可逆SVPWM整流器在大容量充放电装置中的应用方案,该方案能够在电网电压发生畸变及不平衡条件下快速、准确地锁定电网电压相位,并大大提高大容量充放电装置的充放电性能和效率。仿真结果验证了方案的可行性和有效性。     

船用燃气轮机发电机组动态性能仿真

基于Matlab/Simulink平台,根据容积惯性法建立某三轴燃气轮机发电机组非线性动态模型,并定制燃气轮机转速调节及发电机励磁系统控制策略,对动态模型进行阶跃形突增突减负荷变工况仿真研究。结果表明动态模型能够有效地对负荷突变工况进行模拟,为船舶电网供电模块的控制系统设计与优化提供模型基础;在变工况过渡过程中,燃气轮机发电机组动态响应特性满足船舶电网供电品质要求。     

海洋工程辅助船横摇阻尼及舭部形状优化研究

阐述了横摇阻尼的各种构成成分及估算横摇阻尼的经验公式,分析了某海洋工程辅助船在两种舭部状态下的横摇阻尼,比较选取了横摇性能较好的方案,应用耐波性软件分析了两种舭部方案的横摇频率响应曲线,并试验验证横摇阻尼分析结果。研究表明：优选舭部方案的船舶横摇频率响应曲线同实验结果相当接近。     

船舶电网频率实时检测仿真研究

针对电力推进船舶电网频率的实时精确检测,阐述了基于二阶直接型IIR数字陷波器的基本原理,基于LMP(p=3)自适应算法建立了在跟踪陷波器参数基础上的船舶电网频率实时检测模型,并分别在电网频率不变、频率发生阶跃变化以及频率线性变化的不同情况下进行了基于Simulink的仿真研究。仿真结果验证了提出的频率检测方法的实时性和精确性。     

基于粒子群算法的船舶电网系统状态评估分析仿真

电网系统状态评估是保证船舶正常工作的关键技术,针对当前船舶电网系统状态评估结果不科学,评估误差大的缺陷,提出基于粒子群算法的船舶电网系统状态评估模型。首先分析当前船舶电网系统状态评估现状,并建立船舶电网系统状态评估的数学模型,然后引入粒子群算法对数学模型进行求解,找到船舶电网系统状态评估的最佳方案,最后在Matlab 2016平台进行了船舶电网系统状态评估的验证测试,本文模型可以快速、有效的找到船舶电网系统状态评估最优方案,提高了船舶电网系统状态评估精度。     

基于电力系统生命力性能的舰船电网优化方法

现代电子科学技术的发展使得船舶的电力网络也变得越来越智能化。在船舶电力网络中,电气化的程度已达到很高的水平。为加强船舶在复杂环境下的生存能力,提高船舶电网对抗恶劣电磁环境的能力,本文在研究船舶电力网络组成特点基础上,提出一种电力系统生命力性能的优化算法。该算法基于模糊综合评判理论,并采用蒙特卡洛算法计算电网的损坏程度,然后建立电力系统的数学评判模型,并采用遗传算法建立优化方案。最后通过实验仿真,验证本文优化算法的性能。     

船用捷联惯性导航系统惯性系快速对准算法

为满足船用捷联惯性导航系统对准快速性和精确性的要求,提出一种系泊条件下的捷联惯导系统快速初始对准方法。利用三阶调平回路进行水平精对准,直接计算出重力加速度在基座惯性坐标系下的投影,并采用加权求平均算法对重力加速度的投影进行平滑。最后根据惯性系下重力加速度慢速圆锥变化的特性,利用平滑后的重力加速度实现舰载捷联惯导快速初始对准。对所提出的快速对准算法进行了仿真,并利用系泊实验进一步验证了惯性系快速对准方案的可行性。结果表明,所提出的快速对准方法在6分钟内完成了初始对准,且对准精度满足中等精度捷联惯导系统要求。     

低速肥大型船缩短船长的可行性研究

为了降低成本,提升市场竞争力,通常需要对船型主尺度进行优化,而船长是最重要的主尺度之一。以110 000 DWT油船为研究对象,对其进行缩短船长的可行性研究,利用CFD软件优化线型,评估改型方案的快速性能,并通过模型试验验证计算结果,确保优化设计满足各项要求。由试验数据得出一些有意义的结论,为将来类似船型的优化开发提供一定的技术支持。     

一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法

面对越来越高的节能减排要求,研究特定航线营运船舶的航速优化方案,对于船舶所有人来说具有重要的现实意义.提出一种融合遗传算法和二分法的船舶航速优化方法,考虑实时气象和风浪条件,构建简化油耗模型,深入阐述遗传算法和多约束条件下的航速快速寻优方法.根据实船反馈的数据动态调整每日航速优化建议并将其推送至船端,通过比较目标航次数据与优化航次数据,验证该方法的有效性.结果表明,采用该船舶航速优化方法能达到降低全航路油耗的目标.     

联合作战筹划与方案推演研究

网络中心化环境下的联合作战系统已成为作战系统重点发展方向。论文提出了基于本体的联合作战方案描述和校验方法,研究了联合作战方案的自动生成方法,提出了基于MDLS算法的联合作战任务规划方法,为方案快速筹划和作战任务高效规划提供了手段。联合作战方案推演引擎的研究为联合作战方案的预演和验证提供了具象的展现方法,将便于对筹划的方案进行及时调整和优化,为联合作战系统的研制提供了理论和方法支撑。     

基于功率控制模式的调节器研究

为保障船上电网的安全稳定,电力推进系统在恶劣海况下,由转速控制模式切换到功率控制模式,使推进功率保持稳定。本文首先分析了功率控制的2种控制方案,通过对比分析,指出功率开环控制的缺点;然后对功率闭环控制模式进行了分析;最后对2种经典调节器进行对比分析,结合控制要求设计出适合的调节器,并在300 kW级变频驱动装置上进行了试验验证,给出了试验波形及分析结果,验证了调节器设计的有效性。     

3100箱船总体线型优化开发

针对3100TEU集装箱船总体技术要求,设计初步的船舶线型方案。在初始线型的基础上,为优化船舶各吃水下的阻力性能,对船舶直艏进行参数化建模和优化;利用半参数化方法基于船东营运需求,进行多轮优化;采用NAPA软件对总体性能进行全面的校核。对最终优化的线型进行船模试验验证。结果表明,航速达到优化目标要求。     

22000 TEU集装箱船电力系统谐波抑制方案

针对22 000 TEU双燃料集装箱船配置的大功率变频设备产生谐波造成船舶电网母线电压畸变的问题,设计了在低压母线侧并联有源滤波器来抑制谐波的解决方案。利用电力系统仿真软件ETAP对实船进行建模,通过对使用有源滤波器前后电网母线电压谐波畸变率的变化进行比较,验证了实船配置有源滤波器对谐波抑制的有效性。此方案满足船级社规范要求,保证电网供电稳定运行。     

面向船舶产品的装配工艺仿真技术

在分析船舶装配需求的基础上,研究动态装配过程自动生成技术和交互式装配操作技术相结合的船舶装配工艺快速仿真验证和优化方法,以此为基础开发船舶装配工艺仿真原型系统,并以散货船总段装配过程为例进行验证。结果表明了系统的有效性,为缩短船舶装配工艺方案验证时间和提高船舶建造效率提供了可行的途径。     

基于连续-离散混合模型的船舶推进轴系纵向振动动力吸振分析

以直接传动形式的船舶推进轴系为研究对象,基于连续-离散混合模型,开展推进轴系纵向振动动力吸振设计分析。采用直接法和模态叠加法计算比较推进轴系在螺旋桨脉动推力下的频率响应,识别出第1阶模态是优势模态。结合Lagrange方程和模态展开定理推导出推进轴系连续-动力吸振器离散混合模型的动力学方程,采用动力调谐优化方法对动力吸振器进行优化设计,在优化状态下讨论动力吸振器的控制效果和参数影响规律。分析结果表明:动力吸振器安装位置应尽可能接近螺旋桨端,以减小动力吸振器动力参数值;第1阶共振线谱的减振效果与动力吸振器安装位置无关,仅取决于其质量比。     

基于分阶段搜索连续蚁群算法的船舶纵向运动参数辨识

提出了一种分阶段搜索的连续蚁群算法,并成功应用于求解船舶纵向运动参数辨识问题.首先将船舶纵向运动的参数辨识问题转化为参数空问非线性优化问题,然后在优化问题求解过程中,依据待辨识参数对待优化问题影响的大小,将所有参数进行动态分组,依据影响由大到小的顺序,利用连续蚁群算法依次对各组参数进行寻优,确定各组参数的范围,最后对所有参数进行小范围精细搜索,从而使算法最终收敛到最优解.求解结果表明,该算法能够快速地辨识出满足精度要求的船舶纵向运动水动力参数,验证了算法的有效性.     

基于差分进化快速非支配排序的供水管网多目标优化设计

本文提出了一种基于差分进化快速非支配排序的方法,对供水管网多目标进行了优化。在算法中,采用差分进化代替带精英策略的非支配排序遗传算法中的进化方法,并在快速非支配排序后采取去除相同解的方法保证解的多样性。然后以"管网造价"和"管网弹性"为优化目标,对某管网进行优化,得到最优解方案,并结合真实解对本算法的合理性进行了验证。     

沙溪口水电站船闸下引航道口门区通航水流条件研究

船闸引航道口门区水流条件的好坏直接关系到船舶进出船闸的安全。针对沙溪口水电站船闸引航道口门区水流条件差、水深不足、横流较大等问题,建立电站河段整体物理模型,并结合船模航行试验,对船闸下引航道口门区通航水流条件进行试验研究,并提出优化工程方案。优化方案2试验表明:通过筑坝、新建明渠和底部透空式隔流堤工程,下引航道口门区通航水流条件得到明显改善,通航水流条件基本满足规范要求。船模航行试验验证船舶可以安全平稳地通过口门区,且船舶操纵参数均在要求范围以内。