基于小波包-模糊控制的燃料电池混合动力船舶能量控制策略

由于负载波动导致混合动力船舶存在燃料电池电能质量下降及蓄电池使用寿命缩短的问题,因此,针对该问题首先对船舶动力系统进行模拟改装。采用超级电容、磷酸铁锂电池构成复合储能系统,设计基于小波包及模糊控制的能量控制策略,通过搭建动力系统及能量控制策略的Simulink仿真模型对所提控制策略有效性进行验证。仿真结果表明,该控制策略能够有效地优化电池充放电过程,延长电池使用寿命、降低燃料电池输出功率的波动及稳定母线电压提高电能质量。     

车客渡船复合储能系统及能量管理策略设计与研究

针对严格的船舶碳排放要求和车客渡船特殊的航行工况,提出锂电池和超级电容组成的复合储能系统,并以系统经济最佳为目的设计复合储能系统的最优容量配置。基于锂电池和超级电容的特性,提出适用于车客渡船的能量管理策略。通过MATLAB/Simulink建立仿真模型,验证典型航行工况下复合储能系统容量配置和能量管理策略的可行性。仿真结果表明,复合储能系统的容量设计及能量管理策略可以满足典型航行工况和重载工况的需求。     

多电船舶的能量管理策略仿真研究

文章对氢燃料电池船"Alsterwasser"号进行模拟改装,保持以质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为主能量源,设计了以磷酸铁锂电池和超级电容为核心的复合储能装置,更好地应对多变的负载需求。采用支持向量机进行工况识别,设计低通滤波器进行功率分配,提出2种不同的能量管理策略对复合储能装置的功率输出进行优化控制,并设计仿真实验,对比其优劣。仿真结果表明,模糊控制策略匹配复合储能装置能更好地优化功率分配。     

基于复合电源的电动船能量管理策略

针对负载波动对纯电动船电池使用寿命和电能质量的影响,提出一种由支持向量机(Support Vector Machine,SVM)、低通滤波器和阈值规则组成的能量管理策略。建立能量管理策略评价模型,对滤波器的时间常数进行优化。运用支持向量机识别船舶工况,从而选择相应的低通滤波器进行功率分配。对基于该能量管理策略的复合电源和被动式复合电源进行仿真测试,经对比,在该策略控制下的电池电流曲线更平滑,电池使用寿命得到延长,母线电压波动更小,电能质量得到提高。     

含锂电池储能的船舶电力系统模型预测控制研究

由于船舶运行的特殊性和负载波动的复杂性,严重影响船舶电力系统的稳定性,因此引入了能量存储技术,降低电网的波动。根据发电机和锂电池的状态空间模型,建立了含锂电池储能的船舶电力系统,并提出了一种基于模型预测控制的船舶电力系统。在含有负载波动的情况下,使发电机和锂电池的输出能够稳定跟随负载的变化,从而满足负载的需求。并将整个系统在Matlab/Simulink中进行实例仿真,仿真结果表明,在模型预测控制下的船舶电力系统能够很好地满足负载波动需求,明显改善船舶电力系统的稳态性能,增强船舶电网的稳定性。     

基于燃料电池船舶混合电力推进系统的功率追踪控制策略

为提升混合电力推进船舶的续航能力，针对小型船舶巡航负荷的特点，组建以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统。选取典型船舶确定试验平台运行工况，设计与其相匹配的增程式燃料电池混合动力系统，并搭建质子交换膜燃料电池与锂电池混合电力推进系统的试验台架。以适配巡航工况为目的，基于锂电池荷电状态（SOC）调节功率追踪，获取燃料电池与锂电池间的能量分配策略。研究结果表明，该功率追踪控制策略能实现母线功率输出与模拟船舶工况间的适配。当将锂电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率可维持在85%左右；当将燃料电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率仅维持在75%左右。由此说明，以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统的设计是合理的。     

基于混合储能的船舶电力推进系统模糊PI控制策略

针对船舶实际航行过程中因复杂海况造成的电力推进系统中直流母线电压波动问题,构建一种基于混合储能的船舶电力系统模型,该模型由超级电容器和蓄电池组成。根据系统功率频谱确定低通滤波时间常数,并通过模糊PI控制策略实现对功率型和能量型2种储能元件充放电全过程的精确管理,延长使用寿命,有效应对在各种复杂海况下的直流母线电压波动问题。在VS2010上进行编程仿真分析,通过将仿真结果与实际船舶电力推进系统模型运行数据相对比,验证所提出的能量管理方案和控制策略的有效性。     

船舶复合储能的混动系统能量管理策略研究

以并联复合储能的船舶柴电混合动力系统为研究对象,基于Matlab/Simulink对柴油机、可逆电机、动力电池、超级电容、电源转换器等建立仿真模型,在此基础上开发了基于逻辑规则的能量管理策略。针对港口拖轮工况波动频率高、幅度大等特点,分别研究在不同的动力电池初始电池荷电状态下,纯柴油机驱动、柴油机-电池混合驱动、柴油机-电池-电容复合储能驱动等动力系统架构的柴油机油耗、储能系统的等效油耗、系统的总油耗以及氮氧化物的排放。结果显示,在拖轮典型工况下,采用柴油机-电池-电容复合储能驱动的系统总油耗相比纯柴油机驱动形式的油耗平均低6.63%,比柴油机-电池混合驱动形式平均多降低11%的油耗,氮氧化物排放量减少8%。     

燃料电池-锂电池混合动力船舶的能量管理优化

燃料电池-锂电池混合动力船舶的动力源是由燃料电池作为主电源,锂电池为辅助电源。对混合动力系统采用能量管理策略(EMS)进行研究,分配每个电源的输出功率。为了提高氢燃料经济性和系统寿命,提出一种基于功率解耦的外部能效最大化策略进行建模仿真分析,并与双闭环PI控制策略和外部能效最大化策略(EEMS)进行对比,以验证其有效性。结果表明,本文提出的策略能够满足船舶典型工况下的功率需求,并有效降低氢燃料消耗,提高锂电池的利用率,从而利用混合动力系统的特点提高了氢燃料经济性,也使整个系统能够总体高效运行。     

船用燃料电池混合供电系统仿真与分析

针对船用燃料电池的供电问题,提出一种混合供电系统。建立以质子交换膜燃料电池堆(Proton Exchange Membrane Fuel Cell Stack, PEMFCs)为主,锂电池和超级电容(Ultra-Capacitor, UC)为辅的能源组成结构,构建PEMFCs-B-UC混合供电系统仿真模型,采用经典比例积分(Proportional Integral, PI)控制策略优化多源混合系统性能,合理分配能量功率。结果表明:PEMFCs-B-UC混合供电系统可通过能量管理策略实现各动力源之间的动态特性互补和协同响应,锂电池和超级电容迅速充、放电,可避免PEMFCs功率输出发生突变,满足在不同工况下船舶负载功率动态变化需求。     

船舶混合动力系统的发展与应用

随着技术进步与环保需求,船舶的动力系统不断改进,混合动力系统以其良好的操纵性能、较高的燃油效率及某些场合零排放的工作特性而备受关注。文章从船舶混合动力系统的发展历程出发,逐步阐述混合动力船舶的工作特性、典型架构、运行模式及其优势所在。通过对该类船舶目前国内外应用状况及效果的描述与分析,提出在未来5到10年左右,基于储能系统的混合动力船舶数量将显著增长,且适用范围将扩展到新建造的商船中,成为未来船舶的发展方向之一。     

神经网络预测控制在HVAC系统中的应用

从神经网络的结构及特点出发,说明了神经网络预测控制系统的构造及工作原理,并着重通过介绍神经网络预测控制在HVAC系统末端控制、中央制冷站能源管理系统、冰蓄冷空调系统中的应用,展观了它在HVAC系统中广泛的应用前景.     

船舶变风量空调系统的应用

变风量空调作为一种节能系统在陆用建筑的运用已有多年,技术上也经历了多次改进,借助于陆用空调系统设计理念,将该节能空调推向船舶空调系统。通过对变风量空调系统的分析,对在船舶空调系统应用的可行性进行了研究。     

船用制冷系统的经济性分析

本文对船用蒸汽压缩式制冷系统、吸收式制冷系统及固体吸附式制冷系统的优缺点进行了阐述,并对各制冷系统一次能源综合利用效率进行了经济性比较.     

基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

船舶能量管理系统子站通信接口研究

针对船舶能量管理系统子站向主站发送大容量通用数据帧对实时性的需求,以及接收主站动态配置帧、命令帧和向主站发送故障录波数据帧对通信可靠性的需求,采用Cortex-M3内核ARM处理器作为硬件平台,移植了LwIP协议栈的实时操作系统μCOS-II作为软件平台,构建了满足数据帧实时传输和可靠传输的以太网结构。该设计方案在通信测试实验中具有良好的实时性和可靠性,满足了船舶能量管理系统中传输不同数据帧对通信实时性和可靠性的不同需求。     

船舶中央空调系统能耗分析及节能措施

在仿真试验的基础上,对船舶中央空调系统的能耗进行了分析。结果表明,制冷压缩机,空调箱及循环水泵是耗能的主要设备,通过节能改造和运行管理,可以达到节能的目的。     

岸桥拉杆系统对前大梁的作用力分析

本文应用ADAMS软件,运用虚拟仿真技术模拟了岸边集装箱起重机前大梁及拉杆系统仰起的运动过程,详细分析了此过程中拉杆系统对前大梁的作用力,另外还提出了一种基于能量守恒原理的简化算法(文中简称为能量法),这两种方法对于计算大梁仰起过程中钢丝绳拉力、电机功率等具有指导意义。     

港口设备能源管理信息系统功能结构分析

基于天津港能源管理信息系统建设案例,论述了港口设备能源管理信息系统应具备的基本功能体系结构,为港口设备能源管理信息系统的构建提供参考依据.     

11 000吨滚装船空调通风系统

介绍了11 000吨滚装船空调通风系统的设计概况,以及该船空调通风系统在利用能源和节约能源方面的独特优点.