基于切换系统的船舶电力推进储能系统建模与控制

为减小推进负载扰动对船舶电力系统的影响,提出一种由超级电容构成的储能系统吸收推进负载扰动的新方法.在建立储能系统等效电路的基础上,通过引入切换系统理论,构建储能系统双向DC-DC变换器的切换系统模型,构造Lyapunov函数,进而得到系统切换律.以动态定位船为例的仿真研究表明,超级电容储能系统能够吸收低负载时的船舶电网能量,并在高负载时释放,有效降低能耗,提高推进系统性能.     

能量管理策略在混合动力船舶上的应用

混合动力船舶电力推进系统是指引入蓄电池和超级电容联合为船舶电力系统供电的船舶电力系统,燃料电池、蓄电池和超级电容的引入能够有效降低船舶电力系统的能源消耗,提高船舶电力系统的供电能力。本文结合蓄电池和超级电容的工作原理,建立了混合动力船舶电力推进系统数字仿真系统,研究船舶电力系统复杂工况下运行的可靠性。通过比较有限状态机控制策略(SMCS)和等效燃料消耗最小控制策略(ECMS),对混合动力船舶电力推进系统进行控制,结果表明:ECMS控制策略耗能最少,总效率最高,有效提高了船舶运行的经济性。     

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...     

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。     

离网型太阳能光伏系统在内河滚装船上的应用

太阳能光伏技术的不断进步正在为太阳能船舶的快速发展提供新的契机。在船舶平台上应用太阳能光伏系统最为核心的环节是在不改变常规船舶电力系统既有架构的基础上,集成整套光伏系统设备并能够始终高效利用光伏电能。针对长江航线上营运船舶绿色化和节能减排的实际需求,设计了首套应用于JD800PCC-4#内河商品汽车滚装船的船基离网型太阳能光伏系统并投入实际运行。实船运行监测数据表明：该套系统中各设备之间的技术参数设计合理,各项技术指标满足船级社规范要求。光伏系统设备与蓄电池储能装置自动匹配运行能够实现所供照明负载24h不间断运行,通过最大程度上利用太阳能光伏电可以实现日均节能约120kWh,且能够在不同运行模式下安全、可靠地切换运行。     

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。     

基于超级电容的水下平台混合能源系统研究

针对燃料电池发电系统输出特性偏软,动态响应慢以及负载具有随机性、间歇性、波动性等问题,在水下平台混合动力系统中加入了超级电容。采用双向DC/DC变换器作为超级电容充放电主拓扑,设计了基于PI控制器的双闭环控制,实现了母线和超级电容之间能量的双向流动。运用PSIM软件对超级电容正常工作放电和充电2种工况进行仿真。仿真结果表明：通过双向DC/DC变换器可在系统重载时将超级电容存储的电能释放出来,在系统轻载、减速或制动等工况下降回馈再生电能存储至超级电容中,整个过程可以使大功率负载安全地接入系统,减小母线电压振荡,提高能量利用率。     

电力推进船舶复合储能装置容量多目标优化

当船舶电力推进系统采用超级电容和蓄电池组成的复合储能装置来解决负载扰动带来的经济性及安全性问题时,复合储能装置的容量与船舶的稳定性和经济性息息相关。以某耙吸式电力推进挖泥船为对象,采用自适应惯性权重粒子算法与适应度值离差排序法相结合的方法对复合储能装置的容量进行多目标优化配置,并利用MATLAB进行复合储能装置容量的优化计算。     

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.     

船用免维护蓄电池及其充放电板设计的改进

文章阐述船用免维护铅酸蓄电池的使用目的及充放电方法,依据蓄电池的工作特性并结合其在船舶上的应用情况,指出其在充放电及维护保养方面存在的问题。在满足相关规范要求前提下,对蓄电池进行充放电和以监测蓄电池工作温度为核心作出相应改进设计,达到对设备有效保护和减少船员维护保养量的目的。     

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SOC估算的船用锂电池组健康管理

精确估计船用锂电池的荷电状态,并根据船舶运行工况对锂电池组进行健康管理是保障船舶安全、经济运营的关键。通过最小单体负载电压V_(min)-无迹卡尔曼滤波(UKF)法对船用锂电池组的荷电状态(SOC)进行估计,仿真验证V_(min)-UKF法在估算电池组SOC时有较高的精度;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、电流和光伏发电功率等参数进行综合分析,将电池状态分为健康、亚健康和不健康3种状态。实船运行结果表明,该电池组健康管理能保障锂电池组工作在安全范围内,有效促进船舶安全运行。     

船舶脉冲负载与储能技术概述

分析介绍了船舶脉冲负载的相关标准,总结了国内外脉冲负载的主要类型。着重介绍了由脉冲负载所推进的船舶储能技术的发展,比较了电池、超级电容和飞轮储能三种储能方式的各自优缺点,提出了根据实际需求使用多方式混合储能的建议。     

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。     

船舶阀控式铅酸蓄电池充电温度补偿技术

本文介绍了船舶阀控式铅酸蓄电池的充放电原理、充电特性和影响其使用寿命的原因.同时,结合现有船舶阀控式铅酸蓄电池现状,研究分析在船舶环境条件下温度和阀控式铅酸蓄电池充电特性的关系,提出采用温度补偿充电技术可以较好的提高船舶阀控式铅酸蓄电池的使用寿命.并在上述理论分析和工程应用的基础上,给出温度分段梯度补偿充电特性曲线.     

基于超级电容的自行火炮启动系统设计

自行火炮一般采用4块大容量铅酸蓄电池混联实施启动,蓄电池经常维护保养耗费大量人力物力。如果单独采用2块蓄电池实施启动,则会导致装备作战性能下降。文章对比超级电容和蓄电池的性能,提出采用2块蓄电池和超级电容组成启动电源系统。根据自行火炮电启动线路特点进行设计,需要启动前蓄电池组给超级电容组充电,同时闭锁启动电路,充足电后共同实施启动。新启动电源系统寿命长、适应广、保养省,节省人力物力。     

船舶铅酸蓄电池与充放电

本文通过对船舶铅酸蓄电池充放电端电压变化的监测,得到了充放电终止电压的重要参数.并简叙了环境温度对蓄电池的影响及相应改善措施.     

一种蓄电池充放电电路的设计

应用电容滤波稳压电路原理设计蓄电池充放电主电路,再应用继电器开关原理设计出控制电路,实现不同充电电压的选择。为了加强蓄电池充放电电路的安全性能,设计出一种限压、限流的保护电路。根据蓄电池充放电的基本原理、特性、方法等,设计出一种简易、实用的充放电电路,具有良好的可逆性和稳定性。     

船舶蓄电池容量计算分析

蓄电池充放电板及不间断电源(UPS)是船舶重要电源系统,主要向自动化、通导及安全系统供电,依靠蓄电池组充足的储能设备,达到规定的放电时间,以维持应急操纵运行的需求。通过蓄电池放电特性、容量系数和计算方法的分析,能精准计算出所需蓄电池的容量,这不仅可以保证船舶安全可靠用电,还能提高选型设计的经济性。该文主要分析研究了普通船用蓄电池几种常用场合下容量计算方法,对于校核蓄电池容量的选型具有一定的指导意义,也有利于更安全可靠、经济环保地进行电站的配置,提高船舶的先进性。