船舶用燃料电池-锂电池混合动力系统协同控制策略

船舶用燃料电池-锂电池混合动力系统是由燃料电池作为主电源,锂电池作为辅助电源。本文提出一种基于功率解耦的外部能效最大协同优化策略对混合能源进行输出功率分配,并与双闭环PI控制策略、传统外部能效最大化策略（EEMS）进行对比分析,以验证所提出协同控制策略的优越性。     

船舶多清洁能源混合动力系统优化设计方法

多清洁能源混合动力系统可通过采用多种清洁能源有效提高船舶的绿色化水平,但多清洁能源的不同特点会增加混合动力系统配置优化设计的复杂性,目前缺少对多清洁能源混合动力系统优化配置方法的研究。对此,基于燃料电池、锂离子电池、超级电容和柴油发电机的混合动力系统形式,提出一种基于小波变换和遗传算法的多清洁能源混合动力系统优化配置方法。分析结果表明:提出的混合动力系统优化配置方法能在满足船舶最大功率需求的同时,提高船舶的经济性,降低二氧化碳排放,进而提高船舶的整体能效水平。     

燃料电池锂电池混合动力船舶建模与仿真

全电动绿色船舶除了使用电力,还越来越多地采用替代能源,如燃料电池、太阳能电池等。本文建立船舶混合动力推进系统,采用燃料电池和锂电池并联作为混合动力。在功率不足时,锂电池提供额外的功率以满足负载需求。为了模型比较贴合实际,使用真实数据对混合动力系统的子部件进行建模,生成Simulink模型并进行仿真。     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

氢燃料电池动力技术在船舶动力能效改进的应用

本文介绍氢燃料电池的基本结构和基本理论,开发一种结合氢燃料电池技术的船舶动力系统,针对新型船舶动力系统的电机选型、DC/DC转换器模块的电路设计等问题进行详细说明.为了验证氢燃料电池船舶动力系统的能效,在仿真软件Matlab中建立仿真模型,对比了 2种动力系统的能量消耗量.     

UUV用动力锂电池综述

本文综述了动力锂电池应用于无人水下潜航器(UUV)的研究现状。通过与UUV传统动力电池、铝氧半燃料电池和燃料电池对比,分析了锂电池作为UUV动力能源的必然性。展望了UUV用动力锂电池未来的发展方向,包括提高单体电池比能量,加强电源系统安全性,建立模块化、标准化体系和应用于混合动力系统。     

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。     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。     

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。     

船舶混合动力推进系统多目标优化研究

为了解决船舶混合动力系统多目标优化难题，采用精确的阻力预测模型及螺旋桨模型预测9 000 DWT化学品运输船功率需求。基于推进系统的需求功率，提出基于目标聚类的方法建立多目标优化数学模型，并对系统关键设计参数进行多目标优化研究，对比分析4种典型多目标优化算法对该优化问题的适应性。结果表明：基于快速非支配排序的多目标算法对于含有整数变量、等式约束等混合动力系统多目标优化问题具有良好的鲁棒性和收敛性。采用多目标综合决策求解出的最优设计参数相较于原型船动力系统，最大能效提升约6.1%。     

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。     

氢燃料电池动力技术在船舶上的应用

<正>船舶电力推进技术是当前新能源船舶发展的重要方向之一,与此同时,船用氢燃料电池系统凭借绿色、高效、静音的特点,也成为绿色船舶动力系统的主要方案之一。借助于综合电力系统技术的发展,燃料电池技术将充分发挥其独有的能效转换率高、快速启动、零排放等优势,成为未来船用新型动力源系统的主要发展方向。     

混合储能技术在船舶电网中的应用

在船舶电力系统中,船舶大功率负载的变化除了会引起船舶电网剧烈的波动,增加船舶原动机的机械应力和热应力,还会增加船舶燃料的消耗。为保证船舶电网的安全稳定,本文采用混合储能单元技术。本文分析船舶电力系统的调速系统和励磁系统,锂电池与超级大电容的充放电电路。根据锂电池和超级大电容的特性,采用粒子群算法优化混合储能单元容量。利用Matlab/Simulink仿真了含混合储能单元的船舶电力系统。仿真结果表明混合储能单元能够明显的抑制船舶电网波动,增强系统的稳定性。     

船舶交直流组网配电功率管理系统设计

为了降低船舶能源消耗及避免全船失电,以某双燃料化学品船的交直流组网功率管理系统为研究对象,对典型的工况进行研究。详细分析了锂电池组在交直流组网系统中不同工况下的功能,并结合简易的模式转换模型,分析了模式间转换时功率模块的设定参数变化。结果表明：交直流组网功率管理系统设计紧贴船舶实际运营工况,且锂电池组的削峰填谷功能可以有效节约能源及完全避免全船失电的发生,提高了船舶运营的经济性和安全性。     

双燃料型近海供应船开发设计研究

以一艘LNG燃料近海供应船船型的研究开发项目为例,对船舶的总布置方式、动力系统选型、LNG燃料系统架构、危险气体影响区域、变频驱动技术等关键技术进行详细分析,对于船舶的污染物排放和船舶能效指数做了初步计算分析,可以为LNG动力船舶的船型开发提供有益参考。     

柴油机动力装置负荷控制系统

由于柴油主机的可靠性、经济性等优点,柴油主机已经成为目前应用最广泛的船舶动力装置。近年来,随着船舶动力系统功率的不断提升,船舶的载重量不断增加,对船舶动力系统的性能提出了更高的要求。由于船舶动力系统的负载不断变化,如何提高船舶动力装置性能,提升船舶负载的响应速度和精确性,对于降低船舶动力系统能耗有非常重要的意义。本文针对船舶柴油机动力装置建立数学模型,设计了一种柴油机动力装置的负载控制系统,并结合相关硬件进行了该负载控制系统的仿真实验。     

燃料电池和锂电池在船用领域的对比分析

本文首先比较燃料电池和锂电池的技术特点,然后以功率范围120~1200 kW,储能范围1~10 MWh的船用燃料电池和锂电池系统为对象,对比分析其重量、体积和价格,最后针对大功率、高储能的船型提出燃料电池和锂电池混合的动力方案。     

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。     

绿色低碳燃料船舶总拥有成本分析

随着航运业绿色低碳转型,低碳燃料的重要性逐渐显现,氨和氢燃烧无二氧化碳排放,被看作很有前景的零碳航运燃料.该文通过建立氨、氢动力船舶和传统燃油动力船舶总拥有成本(TCO)模型,量化对比相关经济性,并明确主要影响要素.结果显示:燃料价格是影响船舶经济性的主要因素;当前燃料价格水平下,氨、氢动力船舶的TCO约是传统燃油动力船的2倍,替代燃料的低能量密度是造成这一差异的主要原因.替代燃料成本将会是航运低碳转型的重要影响因素之一,替代燃料的降本增效值得关注.     

世界首艘燃料电池船可靠性得以证实

阿尔斯特河旅游公司（ATG）2009年建造了这艘名为FCSAIsterwasser的燃料电池单体船,其发动机功率为100千瓦．核定载客量为100人。到目前为止该船已经累计行驶19∞小时、11300千米。据ATG称自其试运行至今没有出现任何故障。2012年该船的氢燃料消耗量达到了14吨,减少了133吨的二氧化碳排放。船舶使用的2套48千瓦燃料电池系统均由ProtonMotor燃料电池公司设计制造．此外还整合了一个铅胶体蓄电池．共同构成船舶的混合动力系统．这种动力系统功能完备且十分耐用,已经获得德国劳氏船级社（GL）的认证。