基于SOC估算的船用锂电池组健康管理研究

船用锂电池是新能源船舶的重要设备,如何精确的估计锂电池的荷电状态以及根据船舶运行工况进行对锂电池组的健康管理是保障船舶安全经济运营的关键。通过Vmin无迹卡尔曼滤波法对船用锂电池组的荷电状态(SOC)估计,仿真验证了Vmin无迹卡尔曼滤波法在估算电池组SOC时有较高精度；同时,结合船舶运行工况研发锂电池组健康管理策略,对船用锂电池组的SOC,单体电压,电流,光伏发电功率多参数综合分析,把电池状态分为健康,亚健康,不健康三种状态。实船运行表明,该电池组健康管理能保障锂电池组工作在安全范围内,有效促进船舶的安全运行。     

基于SOC估算的船用锂电池组健康管理

精确估计船用锂电池的荷电状态,并根据船舶运行工况对锂电池组进行健康管理是保障船舶安全、经济运营的关键。通过最小单体负载电压V_(min)-无迹卡尔曼滤波(UKF)法对船用锂电池组的荷电状态(SOC)进行估计,仿真验证V_(min)-UKF法在估算电池组SOC时有较高的精度;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组健康管理策略,对船用锂电池组的SOC、单体电压、电流和光伏发电功率等参数进行综合分析,将电池状态分为健康、亚健康和不健康3种状态。实船运行结果表明,该电池组健康管理能保障锂电池组工作在安全范围内,有效促进船舶安全运行。     

纯电动游览船锂电池组的控制策略

为提高纯电动游览船的续航能力,对其动力锂电池组的控制策略进行研究。针对桂林地区的新型纯电动游览船,设计一种基于锂电池组的供电系统拓扑结构,采用基于锂电池的荷电状态(SOC)、电压和电流多参数约束算法估计锂电池组的动态峰值功率;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组控制策略,开发相应的控制系统,并进行实船测试。测试结果表明,该电池组控制策略能满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,保证船舶稳定运行,并能有效地控制电池组的功率输出,充分利用电池组的剩余电量,提高船舶的续航能力。     

纯电动游览船锂电池组的控制策略

为提高纯电动游览船的续航能力,对其动力锂电池组的控制策略进行研究。针对桂林地区的新型纯电动游览船,设计一种基于锂电池组的供电系统拓扑结构,采用基于锂电池的荷电状态(SOC)、电压和电流多参数约束算法估计锂电池组的动态峰值功率;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组控制策略,开发相应的控制系统,并进行实船测试。测试结果表明,该电池组控制策略能满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,保证船舶稳定运行,并能有效地控制电池组的功率输出,充分利用电池组的剩余电量,提高船舶的续航能力。     

船舶混合电力推进系统设计及优化控制仿真

为改善带有储能系统的混合电力船舶推进系统能效,提出一种适用于混合电力推进船舶的控制策略,以锂电池组的荷电状态为状态参数,根据不同电力负荷下的负载变化趋势和柴油发电机组的最佳燃油消耗率曲线,实现多台组网工况下的最佳增减机控制及单台在网工况下的最佳负荷调整。仿真验证表明,通过控制在网发电机组台数及单台发电机组功率负荷,可以降低船舶混合电力推进系统的燃油消耗,改善柴油机工作效率。     

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。     

并联发电机组频率故障检测方法

船舶发电机组在并联运行工况下时,单台机组发生频率故障可能会影响全船电站系统的正常运行。针对该问题,根据柴油发电机组下垂特性,提出一种并联发电机组频率故障检测方法,通过实时检测频率偏差来精确定位发生故障的发电机组,并快速动作隔离故障源,减小故障影响范围,避免全船失电。     

电力推进系统功率限制控制策略在实船项目中的应用

采用电力推进的船舶中,推进系统是作为主要负载直接连接在船舶电网上,推进负荷的突变和电网结构的突变可能引起柴发机组过载、电网震荡甚至全船失电,此时船舶会面临失控的危险,甚至会倾覆,因此推进控制系统必须要与船舶电站进行协调控制,确保船舶电站的稳定和安全。本文针对以上存在的问题通过案例来引入功率限制的控制策略,并分析其实现过程和可行性,最后通过一些试验证明此方案确实可行。     

电力推进船舶的锂电池应用

对用作动力源的锂电池进行了参数分析,并开展锂电池在电力推进船舶的应用实例研究。详细介绍了实例船的推进模式、推进系统方案、动力锂电池组作业方式、动力锂电池系统的设计与布置安装及试验,为电力推进船舶的锂电池应用提供借鉴与参考。     

船舶与岸电无缝并网系统优化控制策略

针对船舶靠港使用岸电易发生全船失电的故障和逆变器的动态响应过快影响船舶电网稳定性的问题,基于下垂控制策略建立船舶与岸电无缝并网控制系统,在下垂控制器中加入虚拟惯性环节,优化控制策略,仿真实验结果表明,所搭建的控制系统能够实现船舶供电电源的无缝切换,控制策略的优化方案可改善逆变器的动态响应性能,提高电网的稳定性。     

船舶环状冷媒水系统冬季工况运行模拟分析

针对某船舶环状冷媒水系统冬季负荷特点,提出采用单泵及双泵供全船全年用户支路冬季运行2种模式。通过对该系统的仿真模拟,研究不同工况下,船舶在冬季运行模式下的全年用户支路的流量分配、水力平衡特性以及系统的水力稳定性。对单泵模式,任意1台水泵供水均能使全船各全年用户支路流量达到设计值的70%左右,支路最大不平衡率小于1%;在不同工况下,同一支路的流量最大偏差为7.27%～7.41%。对双泵模式,任意2台水泵联合供水均能使全船全年用户支路流量达到设计值的100%左右,且无水力失衡现象;在不同双泵联合运行工况下,同一支路的流量最大偏差小于5%。结果表明,对于船舶环状冷媒水系统单泵运行或者双泵运行可满足船舶部分负荷以及满负荷冬季工况需要,水力稳定性小于15%,满足工程需求。     

某轮全船失电故障的原因分析与排除

文章介绍某轮全船失电的故障及排除过程。通过分析,指出发电柴油机调速器传动齿轮异常磨损导致转速波动过大是造成故障的主要原因。提出加强管理,提高船员业务水平和工作责任心对保证船舶安全的重要意义。     

混合动力系统的海工船舶应用

针对LNG动力船舶实际应用中工况复杂,LNG使用效率低的问题,结合混合动力系统的技术发展趋势,提出适用于海洋工程船舶复杂工况的气电混合动力解决方案,基于法规,采用直流组网技术,气电混合动力与直流电推技术,配合电池组,以期有效发挥LNG的低碳特性,保持较高的燃料利用效率,满足下一代近海支持船舶及内河船舶动力需求.     

27500m~3 LNG船电站管理系统

介绍船舶电站管理系统的发展、组成和功能,结合采用双燃料主机的绿色环保型27 500m~3 LNG液化气船,提出一种独创性的电站管理系统解决方案。采用7种工况细分法对电力负荷进行最优分配,满足船舶所有运行工况的电力需求,使得全船设备工作在安全、稳定、高能效的工作环境,从而提高全船供电的可靠性。从对电站管理系统功能的阐述可知,该电站管理系统具有更加综合化和网络化的特点。     

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。     

16000t举力下水工作船结构设计与分析

下水工作船是专用于船舶和海上设施下水的特殊船舶。本文针对16 000吨举力下水工作船,从船体结构设计和结构强度两方面进行分析和研究。船体结构设计的研究对比了驳型和坞型2种不同结构形式对船体结构设计和强度的影响。结构强度的分析运用全船有限元计算方法,计算了装船工况和沉浮工况下的全船结构强度。相关研究结果对今后下水工作船的设计有一定的参考价值。     

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。     

电力推进船舶低电压故障穿越技术研究

低电压故障穿越技术是电力推进船舶的重要功能。本文以中海油某型双燃料电推PSV为例，通过分析不同短路点，归纳短路试验试验点选取方法。随后，针对欠压引起的非故障母排发电机电压超调，指出需通过励磁调节器的正确配置予以限制。最后，对各关联系统的设计原则进行了总结。依照本文方法，可有效避免短路故障造成的全船失电。     

船舶运营全面评估模式研究及实船应用

针对目前船舶状况评估程序在船舶运营特点、人员配备及管理等项目上缺乏具有针对性评估内容的缺点,提出一种全面的船舶运营检验和评估模式,该模式兼顾船舶结构状况、设备工况、船舶操作及人员管理和体系执行的评估。通过介绍船舶运营全面评估项目的具体内容,并在实船上利用该评估模式进行评估分析,验证了该模式具有针对性、科学性和全面性,对完善公司精细化船舶管理、保证船舶运营的安全性和管理的有效性具有重要意义。     

极地重载甲板运输船失电恢复的解决方案

极地重载甲板运输船是常年航行于北极冰区的电力推进船舶,其电力系统的可靠性对航行安全至关重要。介绍了极地重载甲板运输船的电力系统配置及运行工况,分析了DNV规范对电力系统失电恢复的要求及响应方法,研究了极地甲板运输船在失电恢复系统设计中遇到的特殊问题及多种解决方案,结合建造的实际情况,提出了该船失电恢复的设计原则以及实施过程中遇到的问题及解决方法。