锂电池在混合动力船舶制动能量回收中的应用研究

针对传统电力推进制动过程中对直流母线电压的影响,制动电阻消耗全部制动能量造成浪费的问题,文中在研究了混合动力船制动回馈机理的基础上,采用锂电池作为制动能量的储能装置,通过双向DC-DC变换器为混合动力船舶提供推力或吸收制动过程的暂态能量,分析锂电池储能系统充放电控制策略,搭建仿真系统.结果验证了锂电池储能系统能够维持直流母线电压稳定,制动能量得到回收.     

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。     

典型工况下的燃料电池船舶复合储能系统设计

针对燃料电池船的电能质量品质不高、蓄电池使用寿命短等问题,设计了由超级电容、磷酸铁锂电池组成的复合储能系统,并提出了基于功率分流式的能量管理策略。在MATLAB/Simulink环境下建立系统仿真模型,并采用自适应粒子群算法调用仿真模型,对复合储能系统的容量配置与能量管理策略的参数进行联合优化。仿真结果表明：优化后的复合储能系统可以满足船舶典型工况需求,并且能够缓冲负载波动对燃料电池与磷酸铁锂电池的冲击,使燃料电池工作在高效率区间,机动工况下船舶能量效率提高了3.17%;磷酸铁锂电池的充放电过程得到优化,能延长其使用寿命;母线电压波动减小,提高了电能质量。     

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。     

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。     

混合储能系统在船舶电力系统中的应用

在船舶电力系统中引入储能技术可以解决由于负载频繁变化带来的问题。文章主要针对由电池和超级电容组成的混合储能系统进行研究,提出了一种应用于推进系统和脉冲功率负载的新型电池/超级电容混合储能系统,利用双有源桥的拓扑,通过移相控制能量双向流动,实现电池和超级电容的充、放电。新型混合储能系统可以提高船舶电力系统稳定性和可靠性、提高燃油利用率、减少有害气体排放,是船舶电力系统发展的新方向。     

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。     

基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略

[目的]针对舰船移动平台光伏系统的输出功率不稳定问题和负载突加/突卸所导致的功率波动问题,提出基于优化功率分配的光伏混合储能系统能量管理策略.[方法]针对传统限值管理方法的不足,根据超级电容荷电状态所在的不同分区自适应调整滤波时间常数,从而实现混合储能系统功率的优化分配,同时分析各个变换器的控制策略和工作模式.[结果]...     

一种船用LNG发动机动态负载响应特性的优化方法

为了优化LNG发动机动态响应性能，本文提出了一种并联调峰方案，利用并联调峰装置来进行负载响应特性的优化。并联调峰装置由电池功率变换器和锂电池组等组成，能实现能量的双向流动，可以根据负载的变化，很好的对电网进行补偿，平衡外部负载变化引起的系统能量波动。     

锂电池/超级电容器在电力推进船舶中的应用综述

针对电力推进船舶面临的由负载波动带来的难题,提出了在船舶电力推进系统中加入储能单元的解决办法。比较了常见储能元件的特性,阐述了船用锂电池和超级电容器技术发展的现状,分析了两者的应用前景。提出了含混合储能系统的电力推进船舶交流母线和直流母线的两种拓扑结构并说明了各自的优缺点及应用中所面临的问题,为后继开展更为深入的研究提供借鉴与参考。     

脉冲功率超级电容储能系统容量计算方法

为满足高功率、快速充放电应用场合对供电电源的要求,本文基于超级电容器的串并联,设计了一套大容量脉冲功率储能系统。从装置对能量和功率两方面的特殊需求展开分析和计算,提出了快速确定电容单体连接方式及求取系统总电容值的算法,在此基础上搭建了储能系统的等效电路模型,结合实际负载功率对储能系统的放电特性进行了分析和预测,仿真结果证明了该设计方案的有效性与可行性。     

船舶光伏-混合储能系统的控制优化

为解决光伏-混合储能动力船舶运行中,光伏发电和负载功率接近的临界状态下,蓄电池充放电切换频繁,船舶启动时低电压穿越(LVRT)能力差的问题,在分频协调控制基础上,充分考虑超级电容的剩余电量(SOC),提出一种可变增益值的控制策略,在电力推进负载下进行的仿真实验表明,超级电容SOC可工作在合理区间内,减少蓄电池充放电切换的次数,缩短母线电压恢复的时间。     

混合动力船舶能量管理系统控制与优化

本文介绍使用频率方法改进混合电动船(HEB)能量管理系统,并对系统做适当优化。柴油发电机通过超级电容器和锂电池的配合出力来满足混合动力船的负荷需求。超级电容器和锂电池通过两个双向DC/DC连接到直流母线,柴油发电机使用三相pwm整流器连接到直流总线。DC/AC转换器连接到使用两个电动机作为推进器模拟混合动力船(HEB)在航行过程需求的推进负载。利用粒子群优化算法来整定柴油机调速系统PID控制器参数,使其有更快的速度响应。本文通过柴油发电机,超级电容器和锂电池这些电源的功率分配来满足动态负荷需求。理论结果通过MATALB/Simulink软件进行仿真验证。     

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。     

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。     

基于飞轮储能的船用燃机直流微电网大功率负载响应特性

为充分利用飞轮储能对船舶直流微电网功率补偿的优势,弥补燃气轮机发电系统输出功率调节响应慢的不足,对船用燃机直流微电网大功率负载下的飞轮储能系统控制策略和电网响应特性进行研究。本文基于100 kW实装微型燃气轮机发电机组,建立了包括燃气轮机、发电机、飞轮储能系统的船舶直流微电网模型,并在有无飞轮储能系统的情况下,分别突加、突卸40%、60%、80%额定功率负载,详细分析不同负载模式下直流母线电压、发电机转速和飞轮转速的变化特性。结果表明,所提出的飞轮储能系统控制策略可以及时补偿大功率负载冲击下发电机和负载之间功率不平衡,防止母线电压和同步发电机转速波动过大,有效提升微型燃气轮机发电系统的电能质量和稳定性。     

舰船推进负载管理技术研究现状和发展趋势

舰船推进负载管理是能量管理系统的重要内容,本文阐述推进负载管理的对象、目标、基本功能,总结推进负载模拟技术、推进负载控制策略改进、功率限制以及重载询问策略、储能单元和推进负载协调控制策略的研究现状,对目前研究中的难点问题进行梳理,并指出数据质量管理技术、集成平台技术、针对变化海况的模式切换技术以及考虑储能的推进负载管理技术是将来研究的重点。     

核动力破冰船混合储能电力推进系统应用研究

在核动力破冰船设计中,通常为了适应推进系统频繁大幅度负荷变化,核蒸汽发生装置必须工作在很宽的功率范围上,且具有灵活快速的负荷跟踪特性,导致核动力装置的低效率与核蒸汽发生装置的高功率密度。本文提出一种电力推进系统设计方案:利用储能单元具有的"削峰填谷"能力,承担电力推进负载的瞬时或短时功率变化,使系统负荷维持在一个平稳的波动范围内,以改善电力推进系统负荷扰动对汽轮发电机组的不良影响,使汽轮发电机组维持在一个较为恒定的功率输出水平,来降低核蒸汽发生装置阶跃功率调节的频率,使其能尽可能地进行线性功率调节。     

储能系统在智能型无人系统母船的应用

对电力推进科考船在科考作业时由于负载波动给电力系统带来技术难题进行分析,提出在电力系统中加入磷酸铁锂储能单元的解决办法,以实现利用储能单元具有的削峰填谷能力,使电力系统的运行趋于稳定。同时,以智能型无人系统母船为例,介绍储能系统兼具动力电池系统在船舶进出港时实现纯电力推进的零排放关键技术。提出含磷酸铁锂储能单元的电力推进配电系统的配置方案及其充放电调度控制方式,为工程人员设计类似科考船提供解决方案和参考。     

基于超级电容的车客渡船能量管理策略

针对车客渡船航行过程中因推进电机需要频繁大尺度启动和制动而造成船舶电网易产生较大波动、能量管理复杂的问题,提出一种基于超级电容的车客渡船能量管理策略.采用模糊自适应(PID)控制策略对储能系统充放电进行控制,以直流母线电压为目标,通过Matlab/Simulink建立仿真模型,并搭建超级电容能量回收试验平台,验证该能量管理策略的可行性.结果表明,超级电容能对推进电机制动能量进行缓冲存储,提高能量的利用率,同时还可以减小船舶电网的波动,避免发电机组频繁调节,提高电网的安全性.