燃料电池动力供氧系统仿真操控软件设计与实现

以燃料电池为动力的水下作业平台供氧系统的实际训练存在一定的局限性和危险性,并且培训难度大,训练成本高.本文以某型使用燃料电池为动力的水下作业平台为对象,结合供氧系统的模拟训练需求,以Visual Studio 2015软件作为集成开发工具,采用C#语言,以GDI+为辅助工具编写仿真仪表和阀件,实现了水下作业平台燃料电池动力供氧系统的软件操作界面设计和功能仿真,并对设计的仿真系统进行了系统操作和功能测试,结果表明,该仿真操控软件能基本实现系统操作功能,反应供氧系统的工作情况和实际动态过程,具有良好的人机交互界面和实用性,此外,其对提高操作人员水下作业平台燃料电池动力供氧系统的操作水平有一定的积极作用.     

小型船用PEM燃料电池仿真特性分析

随着能源的逐渐枯竭和环境污染的持续加重,燃料电池的发展越来越受到世界各国的重视,燃料电池具有高效、清洁和环保等特点,特别是质子交换膜(PEM)燃料电池已经得到了广泛的应用。文章基于Matlab/Simulink软件平台,建立PEM燃料电池动态模型,以输入信号源作为外加负载,分析了随负载电流变化时,电池工作温度变化和阴阳极进气压力对PEM燃料电池输出电压和输出功率的影响。仿真结果与实际燃料电池特性曲线基本一致,所搭建的动态模型也能较好的反映PEM燃料电池的动态特性。     

典型船舶燃料电池推进系统研究

为拓展燃料电池在船舶领域内的应用,针对船用燃料电池电力推进系统进行相关研究。首先,根据船舶的工作环境及船舶的运行工况,选择了厦门地区运营的新型太阳能混合动力游览船作为典型船舶。其次,根据相关母型船的海试以及燃料电池的工作特性,确定了改造后电力推进系统的能量管理策略。最后,基于MATLAB/Simulink建立燃料电池船舶仿真试验平台,验证该系统的可行性。仿真结果显示,燃料电池的输出功率能够分别维持在2 k W和3.6 k W的2个功率点,满足能量管理策略要求,在理论上验证了燃料电池可作为小型船舶的动力源。     

常规潜艇燃料电池AIP的方案设计

介绍了燃料电池AIP的发展概况、特点,分析了我国常规潜艇采用燃料电池AIP的可能性及必要性。在此基础上,对燃料电池常规潜艇AIP进行方案设计,利用海军部系数法计算并选取模块功率,确定了燃料电池耗氧率以及根据续航力计算需要的储氧量,分析了3种不同规格的燃料电池功率模块对水下性能如续航力、续航时间和巡航航速的影响。方案设计结果表明,燃料电池AIP系统在我国常规潜艇中具有可行性,且在水下续航力、巡航时间等性能上比一般常规潜艇优越。     

燃料电池-燃气轮机底层循环性能研究

燃料电池-燃气轮机联合循环系统作为舰船电力综合系统优质动力源,具有传统热机不可比拟的高效性。本文针对燃料电池-燃气轮机底层循环构建数学模型,并对其性能进行仿真研究。目前燃料电池单堆功率相较于微型燃气轮机较小,为实现燃料电池与微型燃气轮机的功率匹配,提出多堆燃料电池与燃气轮机联合循环。分析多堆燃料电池与燃气轮机联合循环功率匹配与参数优化,使得系统在不同工况下均保持较高效率。为实现燃料电池-燃气轮机联合动力系统在水面舰艇上的应用打下坚实基础。     

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MATLAB平台的燃料电池系统建模及外特性仿真

本文建立了燃料电池系统的数学模型,采用MATLAB/SIMULINK平台建立了燃料电池系统及动力系统的仿真模型;通过仿真计算,研究了燃料电池系统与动力系统之间的关系。结果表明,仿真模型具有良好的匹配性及适用性,该研究方法可以应用于燃料电池及动力系统的特性仿真、优化设计和控制系统的研究。     

基于Fluent的ROV导管螺旋桨水花动态仿真研究

在ROV作业视景仿真系统中,螺旋桨动态水花仿真能够辅助操作人员通过螺旋桨旋转带动的水花状态判断操作正误,而且可以增加作业视景仿真视觉真实感。ROV导管螺旋桨在深海环境利用导流管作用增加推力,其动态水花流体形态、水动力特性与普通水面螺旋桨存在差异,不能以传统的单纯动画式进行仿真。文中对ROV导管螺旋桨动态水花仿真方法进行研究,研究了其水动力性能计算模型,基于Fluent对ROV的导管螺旋桨进行了水动力性能计算,根据流场分布数据结合VegaPrime视景仿真平台粒子系统完成螺旋桨水花动态模拟,获取逼真的水花动态仿真效果。     

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。     

深海锂电池连接方式可靠性研究

深海锂电池组是我国深海潜水器主要动力能源之一,深海锂电池由单体电池与各个控制元件连接而成.为了满足深海锂电池组深海11000 m环境中电池精确监管,部分连接处接触电阻需要小而稳定.因此研究三种不同电池常用电连接方式在高压力下接触电阻的变化,得出锡焊连接接在0～110 MPa压力变化间的接触电阻在0.13 mΩ～0.15...     

深海平台多任务及复杂串并联系统可靠性分配

针对深海平台任务类型多样和不同作业装备可靠度差异较大的特点,提出一种深海平台多任务工况任务可靠性分配方法。该方法分配结果能够保证各任务均达到可靠度要求,且根据作业装备实际可靠度差异分配不同的可靠度指标。同时,针对深海平台各系统缺乏历史故障数据和可靠性模型比较复杂的问题,基于评分分配法和比例分配法,提出一种串-并联混合模型可靠性分配方法,该方法简单、可行,并以电力系统为例给出算例分析。     

直接内重整型固体氧化物燃料电池建模与仿真

基于MATLAB/SIMULINK软件,本文建立了直接内重整型固体氧化物燃料电池的性能仿真模型,综合考虑重整反应和电化学反应的耦合作用,讨论了不同温度、压力、水碳比、CH_4流量、空气组分下,放电电流对燃料电池电堆性能的影响。结果发现,设计点工况下,电堆的发电效率高达50%,适当提高运行温度和压力,减小空气和CH_4的流量,减小氮氧比,可以提高输出电压、功率和效率,使电堆的性能进一步提高,为固体氧化物燃料电池发电系统在常规动力潜艇上的应用提供理论支撑。     

深水半潜式钻井平台动力定位建模与仿真

针对海洋结构物的过程对象模型中水动力系数较多且较难获得准确的数值,运用控制对象模型代替过程对象模型来模拟海洋平台动力定位时的动态响应.采用模块法对半潜式平台主要的水上建筑以及水下建筑进行了不同标准构件模块的离散,通过叠加各离散构件的载荷获得风与海流的总载荷.应用所建立的模型对981钻井平台在待机工况与作业工况进行了动力定位的时域仿真,仿真结果表明模型切实可行,可以用于动力定位的实时模拟与系统调试.     

基于人工神经网络算法的深海浮式系统动力响应预报方法

深海浮式系统面临复杂恶劣海洋环境载荷的持续作用,海洋工程灾难性事故时有发生。论文通过优化神经网络结构、对比不同神经网络方法,发展了一种以附加动量法的BP神经网络为基础的浮式平台运动及系缆张力等动力响应统计值的计算预报模型。结合天气预报数据,该预报模型可实现深海浮式系统响应的即时计算和危险状态的超前预警,以便提前采取措施保障浮式系统的作业安全。某深海半潜式生产平台的计算实例表明,该动力响应预报模型在常规作业海况、极端生存海况下均具有较高的精度和较好的稳定性。     

船用PEM燃料电池系统动态特性仿真研究

为研究船舶在航行过程中质子交换膜（PEM）燃料电池的动态特性。基于船舶混合动力系统模型建立PEM燃料电池系统集总参数模型,根据船舶航行典型工况,对PEM燃料电池的动态特性进行仿真分析。结果表明在船舶启动、靠离泊航程中,PEM燃料电池电堆工作温度存在明显的滞后性,导致活化过电压、欧姆过电压、浓差过电压存在着明显的过冲现象,从而使得燃料电池输出电压滞后。在船舶负载大幅度变化时,氢气压力、氧气压力和其他组分气体出现大范围变化。本文的研究结果对船用PEM燃料电池控制系统的性能分析、优化设计和实时控制具有一定的指导意义。     

基于模糊PID的压力筒动态保压系统

针对某型压力筒的压力控制快速性和稳态工况下高精度压力控制的要求,考虑到系统惯性较大的特点,以及先导式气动流量调节阀的非线性和迟滞对系统控制性能的影响,基于AMEsim仿真平台,采用模糊PID控制策略,设计模糊PID控制器.动态保压系统试验验证了所设计的控制器具有较好的模糊控制动态性能和较高的PID控制稳态精度,能满足压力筒模拟深海压力的动、静态精度要求.     

未来常规潜艇对新型动力系统的需求

本文从未来常规潜艇作战需求出发,提出必须发展新型动力系统,以满足全程水下、隐蔽作战需要的观点;分析了燃料电池的先进性,得出燃料电池是常规潜艇AIP最佳的动力方案;介绍燃料电池在国外常规潜艇的应用情况及我国潜艇用燃料电池发展情况;提出了我国燃料电池技术有关科研单位应当继续跟踪世界燃料电池技术并加强研究、有关职能部门应当及时推进燃料电池实艇应用的建议。     

德燃料电池研究获新进展

德国尤利希研究中心的科学家在燃料电池研究方面又取得了新的进展。他们研制的小体积燃料电池组由40个单个20×20cm的电池组成,在平均温度为850℃的情况下，以氢为燃烧气体时发电功率达到了9.2kW；采用甲烷作燃烧气体时，功率为5.4kW，创造了新的世界纪录。燃料电池是将化学能直接转换成电能的装置。一般来说，采用固体电解质（固氧燃料电池）的高温燃料电池主要建在发电厂或建筑物内作为固定电源和供热源。固氧燃料电池的优点是发电效率高、环保。尤利希的科学家在研究中采用了平面电池和薄层电解质。目前，固氧燃料电池还没有批量生产，…     

船用LNG燃料罐换罐加注模式探讨

推动液化天然气（LNG）动力船舶产业发展有利于交通领域的清洁低碳转型。基于可移式LNG燃料罐换罐加注模式的实践应用,分析LNG动力船舶产业发展,认为该模式优势突出,可以快速形成船用LNG加注网络,减少岸线开发建设成本,能够高效地为LNG动力船舶提供燃料补给,但同时也使得提供可移式LNG燃料罐换罐加注服务的企业面临较大成本压力。为此,提出LNG燃料罐换罐加注模式的可持续发展建议,希望该建议能够助力LNG动力船舶产业发展,助推航运业实现清洁低碳转型。     

PEM燃料电池组动态单电压的稳定性分析

在动态工况下,PEM燃料电池单电压的稳定性是燃料电池动力系统持续稳定运行的保障,而质子交换膜的水合状态、阴极和阳极的排水状态、氢氧燃料传质效应都会显著影响单电压的稳定性。本文基于PEM燃料电池组动态工况试验,引入相对平均电压、相对差异度等指标以分析各燃料电池组单电压的稳定性,探究燃料电池组各电堆单元单电压随工况的变化规律及影响因素,以评价燃料电池电堆性能,指导系统控制策略的制定。