电力推进船舶的锂电池应用

对用作动力源的锂电池进行了参数分析,并开展锂电池在电力推进船舶的应用实例研究。详细介绍了实例船的推进模式、推进系统方案、动力锂电池组作业方式、动力锂电池系统的设计与布置安装及试验,为电力推进船舶的锂电池应用提供借鉴与参考。     

锂电池动力船舶研究进展

作为航运大国，我国船舶数量巨大且其中柴油机船舶占比较高，在“碳达峰和碳中和”战略目标牵引下，引入节能减排的纯电动船舶是大势所趋。锂电池（LIB）以能量密度高且安全性能好的优势在纯电动船舶储能系统中脱颖而出，目前锂电池船舶相关研究大多借鉴成熟的纯电动汽车技术，但两者运行需求与运行环境仍存差异，并不能一概而论，因此有必要对锂电池船舶的发展现状进行总结分析，梳理当前所面临的困难与挑战，为锂电池船舶的安全发展提供思路。基于对国内外锂电池船舶发展概况的调研，对船用锂电池性能优化和安全防护两方面的研究进展进行讨论，并对当前我国锂电池船舶发展利害因素进行梳理分析，着重分析船舶锂电池组管理系统及其面临的特有安全问题，对锂电池船舶今后的研究热点进行预测，以期能够为锂电池船舶安全研究提供有益的参考和借鉴。     

基于SOC估算的船用锂电池组健康管理研究

船用锂电池是新能源船舶的重要设备,如何精确的估计锂电池的荷电状态以及根据船舶运行工况进行对锂电池组的健康管理是保障船舶安全经济运营的关键。通过Vmin无迹卡尔曼滤波法对船用锂电池组的荷电状态(SOC)估计,仿真验证了Vmin无迹卡尔曼滤波法在估算电池组SOC时有较高精度;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组健康管理策略,对船用锂电池组的SOC,单体电压,电流,光伏发电功率多参数综合分析,把电池状态分为健康,亚健康,不健康三种状态。实船运行表明,该电池组健康管理能保障锂电池组工作在安全范围内,有效促进船舶的安全运行。     

锂电池储能系统在绞吸挖泥船的应用分析

对国内主流的绞吸挖泥船按照动力系统配置特点进行分类,对各类典型船舶从动力系统与锂电池储能系统应用结合方面开展相关研究,分析各类绞吸挖泥船与锂电池储能系统应用结合的可行性,为后续实船与锂电池储能系统的应用结合提供依据。     

基于循环寿命的船用锂电池组能量管理策略

为提高小型船舶上锂电池组的循环寿命,针对某类纯电动游览船的综合电力推进系统,基于能量守恒理论,建立船舶航行里程与电池剩余容量模型.综合考虑船舶航行里程、到达时间和锂电池循环寿命3者之间的关系,建立锂电池组老化模型,提出一种基于降低锂电池组老化速率和逻辑门限优化算法的锂电池组能量切换策略.仿真结果表明,在相同环境下,相比一般的充放电管理系统,采用该策略的锂电池组容量衰减量大大减少,减少的衰减量之差占原衰减量的比值可达69.8％,验证了该能量管理策略能较大地提高锂电池组循环寿命这一结论.     

一型锂电池客渡船电池安全设计分析

基于锂电池自身特点,锂电池动力船舶动力源的安全性设计和常规动力船舶有明显不同。为了确保锂电池使用安全,该文以一内河锂电池客渡船为例,研究了目前可行的锂电池安全设计措施(包括对电池单体、电池组和电池管理系统要求),船舶电池舱布置和通风方案以及消防系统设计,并根据相关规范要求,对固定式七氟丙烷灭火系统进行计算校核;证明该系列安全设计,满足现行规范法规对锂电池动力安全要求;最后,指出了设计方案的局限性及目前使用灭火介质的缺点。     

高可靠性的船用多重冗余锂电池管理系统研发

以现有新能源为主、锂电池组为储能装置的船舶电力系统的锂电池管理系统为研究对象,针对其可靠性不高和不具备冗余特性而不适合船舶应用场合的问题,提出一种由双机主从与三线路传输共同构成的多重冗余方案,并根据马尔科夫过程理论对所设计的系统进行可靠性分析。试验结果表明,采用多重冗余方案的锂电池管理系统,除正常工作时能实时监视电池组状态信息外,故障时仍能选择不同冗余方式确保系统可靠工作,从而验证了所提出的具有高可靠特性的多重冗余方案的正确性与可行性。这种具有多重冗余高可靠性特性的锂电池管理系统,在新能源船舶中具有良好的应用前景。     

锂电池动力船直流配电系统设计及选择性保护分析

锂电池动力船舶近年发展迅速,但是锂电池动力船舶的配电系统设计难点及要点也和常规动力船舶有明显不同。本文以一内河锂电池动力船舶为例,详细分析此类船型在配电系统设计、直流电网短路电流计算及选择性保护分析等方面的难点要点,并给出了相应的解决方案和建议。为锂电池动力船舶设计提供了一条可行的路径,具有一定的实用价值。     

浅谈磷酸铁锂电池在航标能源系统中的应用

航标,在船舶航行过程中具有十分重要的作用。良好的航标助航效能对于确保船舶航行安全、保护海洋环境具有积极的促进作用。本文首先对磷酸铁锂电池的性能特点进行了概述,随后提出了航标能源系统发展现状。在此基础上,通过费效分析,得出了磷酸铁锂电池在航标能源系统中应用的可行性。旨在为航标工作人员提供一些拓宽新能源应用的思路,进一步拓宽航标能源新材料的应用。     

4000 kWh锂电池货船碰撞安全性分析

船舶碰撞事故一般会引起船体结构损坏、人员伤亡、环境污染等问题。对于锂电池船舶来说,其电源为锂离子电池,碰撞事故可能会导致电池柜损坏,使得锂电池变形产生热失控,造成严重后果。为了降低船舶碰撞的风险,使用Abaqus软件对4 000 kWh内河锂电池货船进行碰撞数值模拟,根据碰撞结果使用Comsol软件对电池柜进行数值仿真,最后对船舶结构或布置方案进行改进。这对于降低由锂电池货船碰撞引起电池热失控事故的可能性具有积极意义。