基于小波去噪与经验模态分解的混合储能容量优化配置

针对风电出力并网困难的问题,提出采用混合储能系统平抑风电输出功率波动.首先,采用小波分析对风电输出功率信号进行小波去噪;其次采用经验模态分解对去噪后的功率信号进行分解;然后将储能系统内部功率指令划分与系统容量配置相结合,以储能系统容量配置成本最小为目标,建立混合储能容量优化模型,通过穷举对不同分界点所对应的系容量配置成...     

基于荷电状态的复合储能系统功率分配方法

目前复合储能系统的功率分配普遍采用基于功率直接分解的方法,此方法忽略了电量的累积效应,无法直接控制储能装置的状态。针对该问题,本文提出基于荷电状态的复合储能系统功率分配方法。该方法省略功率分解环节,直接构造功率指令与荷电状态之间的函数关系,并以此为基础同时控制瞬时变量（功率）和时间累积变量（荷电状态）,从而使系统中的各储能装置在各时间尺度上均能维持相对的能量平衡。以由超级电容和电池构成的复合储能系统为例,在Simulink仿真平台上建立仿真模型。对基于荷电状态的功率分配方法和滤波法进行了仿真对比,并且验证了结论的正确性。     

基于超级电容的船用光伏并网系统功率控制

针对光伏并网系统输出功率的间歇性和随机性会降低船舶电力系统运行稳定性的问题,采用超级电容作为储能,使船用光伏并网功率平缓输出.分析超级电容特性和光伏系统的构成,建立光伏电池阵列和基于扰动观察法的输出最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制模型,由超级电容和双向DC/DC变...     

基于H∞鲁棒控制的船用混合储能双向DC-DC变换系统设计

双向DC-DC变换系统是为实现船舶混合储能中不同类型储能元件间匹配控制和能量管理必要的执行机构。针对传统DC-DC控制策略的混合储能系统存在较大程度的参数摄动和负载干扰的问题,引入H∞鲁棒控制策略,从而弥补传统控制策略的缺陷;运用Matlab/Simulink软件搭建船用混合储能双向DC-DC变换系统仿真模型,开展有功负荷突增突卸和系统响应特性试验。结果表明:采用该策略能有效提升混合储能系统平抑冲击负荷的动态性能,充分发挥混合储能系统内储能元件各自的优势,延长系统使用寿命。     

船舶微网功率分配策略仿真研究

针对包含柴油发电机、光伏阵列、储能电池组成的船舶微网系统,提出了一种船舶微网功率分配策略。该控制策略依据各微源出力和负荷情况,制定相应的功率分配计划。在Matlab/simulink环境下对船舶微网各个组成部分进行建模并对所提出的控制策略进行仿真,仿真结果验证了所提出的控制策略的可行性和正确性。     

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。     

太阳能空气动力艇混合储能装置中能量管理系统的设计与仿真研究

船舶电力推进系统在实际运用中具有明显优势,单一能量型储能装置难以有效应对其中分布式发电单元的输出功率间歇性和负载功率变化随机性波动的情况,给电网稳定运行带来了较大挑战。将锂电池和超级电容通过高执行效能的能量管理策略集合成混合储能装置,则能够很好地解决这一问题。论文通过引入对两种储能装置的充放电过程协调控制的逻辑环节,设计形成完善的四级联动式能量管理系统,建立基于MATLAB/Simulink的太阳能空气动力艇电力推进系统和混合储能装置的能量管理系统的仿真模型,分别对混合储能装置的充放电功率响应、内部功率分配、状态参数控制以及辐照强度同步变化的过程进行数据分析。研究结果表明:混合储能装置充放电控制的最大超调量低于30%,对负载波动的最大调节响应时间小于2.5 s,锂电池持续放电输出功率波动小于5%、放电电压变化率在3.5%以内,超级电容器能够实现对负载功率波动高频分量的瞬时响应。     

储能装置的投入对整流发电机突加负载时瞬时电压的影响

为了定量确定整流发电机突加负载时的瞬时电压变化与储能补偿功率之间的关系,提出了一种基于负载等效和曲线拟合的瞬时电压计算方法。该方法通过将整流发电机直流侧的突加负载折算到交流侧,并利用整流桥的电压特性,分别给出了空载突加和带载突加时的瞬时电压表达式;然后,将储能装置的投入等效为负电阻的形式进行功率补偿,通过计算得到瞬时电压与补偿功率之间的关系;最后,根据PSCAD仿真结果对理论计算进行曲线拟合,得到调整后的瞬时电压与补偿功率之间的关系,为下一步研究储能装置的优化配置提供了理论依据。     

基于改进混合蛙跳算法的船舶推力分配

为了提高船舶动力定位系统的定位精度,保障海上正常作业,本文提出了一种基于改进混合蛙跳算法的船舶推力分配方法.建立了以船舶的推进系统功率最小为目标函数,其中目标包括船舶推进器的功率消耗,推进器的磨损,推力的误差.约束条件包括推进器的推力和方向角正常工作大小以及其变化率的大小.针对传统的混合蛙跳算法的初始化和更新规则进行改进.将改进前后的混合蛙跳算法对船舶推力分配问题进行优化求解,仿真的结果表明改进后混合蛙跳算法能有效的降低船舶的功率消耗,并且提高了船舶动力定位系统的相关精度.     

多能源集成控制的船舶用微电网系统频率优化

为解决船舶用微电网系统在系统模型不确定性以及剧烈负荷扰动下电网频率的稳定性控制。针对含有风力发电系统、光伏发电系统、柴油机发电系统以及储能装置的多能源集成微电网系统进行分析,提出H∞混合灵敏度控制方法,设计输出反馈控制器并构造微电网系统模型,对其加权函数采用粒子群优化算法进行优化。仿真结果表明:提出的控制器和控制策略不仅能够有效地平抑频率波动,提高可再生能源利用率,还在模型不确定性以及扰动不确定性的情况下依然有效。     

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。     

船舶综合电力系统的能量管理控制系统与全数字仿真研究

近年来,电能逐渐取代传统动力成为船舶的主要推进能源。作为船舶综合电力系统的核心部分之一,船舶综合电力系统的能量管理控制策略设计及其仿真研究得到越来越多的关注。首先,本文从经济性的角度,设计了船舶能量管理系统的控制策略;其次,本文引入储能单元,利用其灵活性强和响应速度快等优点并结合能量管理控制策略减小负荷波动对电网的影响;最后,为验证能量管理控制策略的功能与有效性,建立综合电力系统简化模型。仿真结果表明,采用本文提出的能量管理控制策略可以使机组运行在最佳油耗范围内,并且提出的简化仿真模型可以验证能量管理系统控制策略的功能。     

串联式混合动力船舶能源系统运行模式切换策略

为了解决内河电力推进船舶混合动力能源系统运行模式的切换控制问题,以动力电池剩余电量、电池工作温度以及船舶电力推进需求功率作为特征因素,以混合动力能源系统运行模式作为决断输出,建立了基于模糊综合评判方法的船舶混合能源系统运行模式切换控制模型及其控制策略。以实验室的船舶航行工况数据作为试验仿真环境,结果表明,这种方法能够智能地自动切换运行模式,实现了电力推进船舶混合动力能源系统的优化管理,同时能够保证动力电池的工作性能,延长电池寿命。     

系泊系统对波能发电装置动力响应的影响

[目的]为了设计造价合理、性能高效的系泊系统,研究不同系泊系统对波能发电装置(WEC)的能量摄取(PTO)能力和定位性能的影响.[方法]选择一典型的两刚体点吸式WEC装置为研究对象,采用WEC-Sim和MoorDyn开源代码设计两类系泊系统,一类采用锚链,另一类采用锚链和聚酯缆绳所组成的混合缆.通过对这两类系泊系统进行...     

混合能源技术在船舶上应用研究概述

研究并概述通过直流微电网高效安全接纳风能、太阳能等诸多可再生新能源发电系统以及动力电池、超级电容等存储系统,与传统基础能源发电系统共同构建混合能源发电系统并应用于船舶配电技术领域,对推进船舶节能减排和实现能源可持续发展具有重要意义。     

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。     

蒸汽动力系统在不同工况下的凝水分配协调性分析

[目的]为满足蒸汽动力系统在不同工况下的使用要求,需开展凝水分配协调性分析和管路优化设计.[方法]基于Flowmaster仿真计算软件,建立凝水系统的管网仿真模型,分析低工况和高工况下的凝水系统压力和流量分配情况,并相应提出降低水柜安装高度和调整系统管路连接方式这2种优化设计方案.[结果]计算结果表明:在低工况下,当凝...     

基于反馈线性化的AFE变频器功率控制

提出了一种新的有源前端(Active Front End, AFE)变频器功率控制策略,仿真测试验证了基于该策略的AFE变频器具有交流侧电流畸变小、直流电压稳定、静态和动态性能好、能量可双向流动等优点。该策略基于多输入多输出非线性系统的反馈线性化理论和同步旋转坐标变换,将AFE变频器功率控制模型转化为线性、时不变的解耦系统,有利于控制系统的设计及实现。     

海上平台新能源单元主动式虚拟直流电机技术

针对海上平台多种新能源构成的电力电子化直流微网系统具有低惯量、弱阻尼特性，以及海上新能源强的间歇性所引起的微网系统稳定性问题，在风力发电单元、光伏发电单元的接口直流变换器中，采用主动式虚拟直流发电机技术，即接口变换器的控制系统中加入直流发电机机械方程和电磁特性方程，使其具有直流发电机惯量特性与阻尼特性，减缓在风光发电单元出力突变时对母线电压冲击，以提高直流微网系统惯性。建立虚拟直流发电机控制小信号模型，分析其中惯量系数和阻尼系数对于系统稳定性影响机理，利用小信号线性模型根轨迹获得参数的优化设计准则。仿真结果表明，采用所提出的虚拟直流发电机控制方法极大弱化风光间歇性对于母线电压冲击的影响，同时提高了弱电网特性下微网稳定性，验证了该方法理论正确性与可行性，在新能源独立供电弱网条件下具有广泛的应用前景。     

回汽控制对舰用蒸汽动力系统的影响

[目的]船用蒸汽动力系统在紧急减速或换向操作过程中,回汽控制技术是缓解锅炉内锅筒超压问题的有效手段,需对其带来的影响进行研究。[方法]建立增压锅炉、主汽轮机和螺旋桨等设备的蒸汽动力系统仿真模型,针对大型舰船紧急减速过程和换向操作过程中快关阀无回汽、快关阀有回汽、慢关阀无回汽这3种工况,开展回汽控制特性的仿真对比分析。[结果]仿真结果表明：回汽控制可以有效避免紧急减速过程和换向过程中的锅筒超压问题,且系统稳定耗时分别缩短了3 min和1 min左右。[结论]研究成果可为舰船机动性设计和安全性设计提供参考。