载人潜水器混合动力中辅助电池容量的估算及验证系统

在燃料电池与蓄电池混合动力载人潜水器中,蓄电池的类型及容量是影响混合动力系统的响应特性、安全性、体积、重量的重要因素。文章首先针对启动、大功率突变及应急等工况进行分析,对蓄电池进行选型与容量配置,然后为验证估算容量值是否满足系统要求,开展了铅酸蓄电池放电电流与容量的建模,提出基于状态的燃料电池与铅酸蓄电池的功率分配方法及铅酸蓄电池SOC的估算方法,最后基于MATLAB GUI搭建铅酸电池容量验证系统,通过该容量验证系统,不仅可对混合动力系统中辅助蓄电池配置方案进行校核与优化设计,还可为系统是否设置重载询问提供依据。     

游艇燃料电池混合动力系统的模糊逻辑控制策略研究

文章针对内河及湖泊小型游艇,采用燃料电池和蓄电池组并联结构作为游艇混合动力系统,设计相应的模糊逻辑控制策略对能量进行管理,运用MATLAB/Simulink软件搭建燃料电池游艇混合动力系统及模糊逻辑控制器的仿真模型。仿真结果表明,混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够实现游艇航行中的能量控制,并且满足节能减排的要求。     

混合动力游艇建模与仿真

与采用单一柴油发电机作为动力源的游艇相比,混合动力游艇具有燃油消耗少、污染小和噪声低等优点。针对国内小型游艇,设计一种基于蓄电池-柴油发电机组的并联混合动力系统。详细介绍该混合动力系统的结构、各组件的建模,并进行仿真分析。选用长26.5m,宽6.2m,最大航速32kn的某游艇进行仿真分析。相比单一柴油机动力源的游艇,并联混合动力系统可起到节能减排的作用,并能使电池的荷电状态保持在一定的范围内。     

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。     

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。     

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。     

燃料电池混合动力系统的极小值控制策略

质子交换膜燃料电池和蓄电池构成的混合动力系统在UUV上有着广阔的应用前景。由于燃料电池自身的工作效率和循环寿命与其工作状态直接相关,因此协调2个能量单元之间的功率分配就成了混合动力系统在开发过程中的关键任务。为了利用能量分配使整个系统工况达到最优,一系列最优化控制理论在混合动力系统中得到应用,并发挥了重要作用。为了将系统的等效氢气消耗总量降到最低,本文重点介绍一种针对UUV混合动力系统的基于极小值原理的能量管理策略。相比之前的控制策略,本文方法能够将全局优化问题转化为局部优化问题,且无需全航程的功率信息作为先验知识。最后利用某小型UUV的典型功率负载曲线开展模拟计算,计算结果显示,从3种不同的初始值开始计算过程最终都能收敛至最优解的某个邻域内,说明提出的控制算法具有很好的鲁棒性,能够在UUV的能量管理系统中实现很好的在线功率分配,达到等效氢耗量最小的优化目标。本文方法具有计算效率高、占用内存少的优势,为实现工程应用中的在线调节创造了可能。     

燃料电池混合动力系统的极小值控制策略

质子交换膜燃料电池和蓄电池构成的混合动力系统在UUV上有着广阔的应用前景。由于燃料电池自身的工作效率和循环寿命与其工作状态直接相关,因此协调2个能量单元之间的功率分配就成了混合动力系统在开发过程中的关键任务。为了利用能量分配使整个系统工况达到最优,一系列最优化控制理论在混合动力系统中得到应用,并发挥了重要作用。为了将系统的等效氢气消耗总量降到最低,本文重点介绍一种针对UUV混合动力系统的基于极小值原理的能量管理策略。相比之前的控制策略,本文方法能够将全局优化问题转化为局部优化问题,且无需全航程的功率信息作为先验知识。最后利用某小型UUV的典型功率负载曲线开展模拟计算,计算结果显示,从3种不同的初始值开始计算过程最终都能收敛至最优解的某个邻域内,说明提出的控制算法具有很好的鲁棒性,能够在UUV的能量管理系统中实现很好的在线功率分配,达到等效氢耗量最小的优化目标。本文方法具有计算效率高、占用内存少的优势,为实现工程应用中的在线调节创造了可能。     

混合动力船舶的建模与能量管理

考虑到能源和环境的问题日益突出,开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务。设计混合动力船舶电力推进系统的架构,采用光伏电池和燃料电池等清洁能源与柴油发电机混合动力驱动船舶,加上蓄电池作为储能元件对多余的功率的吸收或缺少功率的补充。并且使用能量管理中心对其进行调度管理。     

电动推进混合动力系统的交互分析与集成控制

近年来,交通运输工具的节能减排成为一项热门研究,船舶作为重要的物流运输工具,其节能减排设计相对落后。电力驱动以及混合动力驱动船舶相对于传统船舶,可以有效降低船舶航行过程的燃油消耗和尾气排放,本文重点研究了船舶电动推进混合动力系统的基本原理,针对混合动力系统的FACTS集成控制器进行研究,并结合FACTS集成控制器和DSP控制器等硬件,设计船舶混合动力控制系统,具有重要的实际应用价值     

混合动力电动船舶模糊逻辑控制策略

混合动力电动船舶对于纯电动船舶具有较好的续航能力,适用于航线较长且具有随机性的船舶工况,同时对于工程作业船舶工况其可以降低柴油发电机为动力的工程作业船舶柴油机功率,减少燃油消耗与排放。本文分析了上述两种不同船舶工况特点,并针对该工况采用串联式混合动力结构作为船舶动力系统结构并根据工况需求设计了相应的模糊逻辑控制策略。运用MATLAB/Simulink搭建了系统仿真模型,仿真结果表明,所设计串联式混合动力系统及其模糊逻辑控制策略能够在上述两种船舶工况下实现控制要求。     

基于模型预测控制的双机组混合动力船舶能量管理研究

[目的]船舶柴电混合动力系统合理分配柴油机和电机输出功率,可大幅降低油耗和排放。针对传统混合动力能量管理策略的性能最优与运算实时的矛盾,提出采用模型预测控制（MPC）进行能量管理瞬时优化。[方法]首先,利用反向建模法搭建由双柴油发电机组、储能系统、岸电组成的客渡船混合动力系统能量流模型;然后,提出以油耗和电能消耗的总温室气体（GHG）排放为目标函数,在系统约束条件下可在线滚动优化求解的MPC能量管理算法,最终进一步进行了不同预测时域长度的灵敏度分析。[结果]仿真结果表明,MPC较传统规则控制方法可分别降低4.85%的燃油消耗量和3.54%的温室气体总排放。[结论]相比于传统的规则控制策略,MPC油耗低,温室气体排放少,且计算负荷较小,具有良好的实船应用潜力。     

船舶并联式油电混合动力系统设计

随着绿色环保概理念日益深入人心和世界各国对船舶污染物排放标准提高,船舶设计人员正寻求各种方法减少柴油消耗量和排放,油电混合动力船舶结合柴油机推进船和电推船的特点,其在节能减排和降噪方面具有明显优势。本文将并联式油电混合动力系统应用于嘉陵江水域的公务艇,为了提升系统转矩合成器的性能,设计中将行星齿轮内置于合成器中,同时将逻辑门限制控制策略对整个动力系统进行控制管理,有效的发挥了系统的效能。根据计算结果表明,设计船的运行成本和污染物排放量相对同等船型将低了8.6%和10.48%,节能减排效果明显。     

船用油电混合动力系统应用浅析

随着环保需求的不断扩大,船舶EEDI第二、三阶段碳排放要求日益严格,混合动力系统凭借其良好的操控性能、较高的动力转化效率、较低的排放费用消耗而备受关注,成为未来的发展方向之一。文章从船用混合动力系统的发展和现状出发,逐步阐述其运行模式和优势所在。     

深海充油压力补偿式银锌蓄电池系统的研究

根据总体设计的要求,在深潜器的研制中,采用深海充油压力补偿式银锌蓄电池系统作为能源装置。将大容量银锌蓄电池浸在绝缘油内,成箱放在深潜器耐压壳体外面,蓄电池要承受深海巨大的海水压力。采用这种方式要妥善地解决氢气排放、压力补偿、系统电气绝缘、水密贯穿和散热等问题,在技术上难度较大。本文介绍了该项研究的主要成果和结论。     

混合电力推进系统及其贮能电池

混合电力推进系统,由于利用了热机比能量高和蓄电池比功率高的特点,并可回收一部分动能,从而提高了推进系统的总效率,降低了对环境的污染.当选用蓄电池作为贮能装置时,应当根据推进系统的组合方式、设计要求、蓄电池的性能和价格来综合考虑.     

串联式混合动力内河船舶参数匹配及控制策略研究

以某环境监测船为研究对象,根据基本参数与设计指标,在满足船舶动力性指标要求的前提下对船舶动力系统进行参数匹配,提高船舶经济性并改善排放性能。在混合动力船舶电力推进试验平台上采用切换理论控制策略进行仿真试验,结果表明,船舶在满足性能要求的前提下,燃油消耗量大幅降低,验证了动力系统参数匹配结果及控制策略的合理性和可行性。     

基于AHP-云模型的混动船舶动力系统综合评估

日益严格的国际法规要求船舶运营需要良好的经济性、绝对的可靠性和满足要求的排放性。传统动力燃油船舶很难满足日益严格的国际海事法规要求,迫切需要改造或升级;混合动力船舶因具有优越的经济性、良好的可靠性及低排放性能够满足相关要求。针对混合动力船舶的技术参数,运用隶属云理论和AHP构建数学综合评估模型,对混合动力船舶动力系统的各种性能指标进行综合分析评判,比较得出最佳方案,为混合动力船舶动力装置的设计提供理论依据。     

替代船舶动力：进展与透视

为探索可行的低碳航运发展路径，全面综述核动力推进系统、风力辅助推进系统、太阳能光伏系统、燃料电池动力系统、电池电力动力系统等替代船舶动力系统的研究现状、应用进展、技术特点和未来潜力，指出各种替代船舶动力系统推广应用所面临的挑战。结果表明：新一代熔盐反应堆核动力推进系统而非传统压力水堆在海事领域的应用正在积极探索中；风力辅助推进系统是一种具有立即可用性、广泛适用性和发展长远性的能效改进措施；太阳能光伏系统的装船应用前景并不理想，而燃料电池动力系统、电池电力动力系统的应用场景主要限于内河和沿海航运及中小型船舶，其与其他动力系统构成混合动力系统可能是主流选择。     

基于AHP-云模型的混动船舶动力系统综合评估

日益严格的国际法规要求船舶运营需要良好的经济性、绝对的可靠性和满足要求的排放性.传统动力燃油船舶很难满足日益严格的国际海事法规要求,迫切需要改造或升级;混合动力船舶因具有优越的经济性、良好的可靠性及低排放性能够满足相关要求.针对混合动力船舶的技术参数,运用隶属云理论和AHP构建数学综合评估模型,对混合动力船舶动力系统的各种性能指标进行综合分析评判,比较得出最佳方案,为混合动力船舶动力装置的设计提供理论依据.