燃料电池-锂电池混合动力船舶的能量管理优化

燃料电池-锂电池混合动力船舶的动力源是由燃料电池作为主电源,锂电池为辅助电源。对混合动力系统采用能量管理策略(EMS)进行研究,分配每个电源的输出功率。为了提高氢燃料经济性和系统寿命,提出一种基于功率解耦的外部能效最大化策略进行建模仿真分析,并与双闭环PI控制策略和外部能效最大化策略(EEMS)进行对比,以验证其有效性。结果表明,本文提出的策略能够满足船舶典型工况下的功率需求,并有效降低氢燃料消耗,提高锂电池的利用率,从而利用混合动力系统的特点提高了氢燃料经济性,也使整个系统能够总体高效运行。     

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。     

基于燃料电池船舶混合电力推进系统的功率追踪控制策略

为提升混合电力推进船舶的续航能力，针对小型船舶巡航负荷的特点，组建以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统。选取典型船舶确定试验平台运行工况，设计与其相匹配的增程式燃料电池混合动力系统，并搭建质子交换膜燃料电池与锂电池混合电力推进系统的试验台架。以适配巡航工况为目的，基于锂电池荷电状态（SOC）调节功率追踪，获取燃料电池与锂电池间的能量分配策略。研究结果表明，该功率追踪控制策略能实现母线功率输出与模拟船舶工况间的适配。当将锂电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率可维持在85%左右；当将燃料电池作为主要动力源时，系统发电单元的转换效率仅维持在75%左右。由此说明，以锂电池为动力源、燃料电池为增程单元的混合电力推进系统的设计是合理的。     

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.     

基于能量实时协调控制的船舶微电网电源优化配置

论文以风、光、柴、蓄能源混合的独立船舶微电网为研究对象,对分别作为主控制电源的柴油发电机组和蓄电池储能系统提出了两种不同的运行控制模式,并相应设计了两种能量管理调度策略。针对系统的电源优化配置问题,构建了计及系统全寿命周期的设备成本、微电网容量缺失及污染物治理成本为目标函数的三目标优化设计模型。该模型采用非支配性排序遗传算法(NSGA-II)进行求解,对不同电源组合、不同能量控制策略对独立微电网多目标配置优化结果的影响进行研究分析。通过在同一电源配置下采用不同策略和不同蓄电池荷电状态(SOC)上限,对各电源输出功率情况影响的仿真结果分析,验证了优化模型的实用性和科学性。     

UUV用动力锂电池综述

本文综述了动力锂电池应用于无人水下潜航器(UUV)的研究现状。通过与UUV传统动力电池、铝氧半燃料电池和燃料电池对比,分析了锂电池作为UUV动力能源的必然性。展望了UUV用动力锂电池未来的发展方向,包括提高单体电池比能量,加强电源系统安全性,建立模块化、标准化体系和应用于混合动力系统。     

Energy efficiency optimization analysis of fuel cell/lithium battery hybrid ship based on whale optimization algorithm北大核心CSCD

[目的]为提升船舶的能源利用率,对多因素影响下的燃料电池/锂电池混合动力船舶能效优化方法进行分析。[方法]基于Matlab/Simulink仿真建模软件,建立对象船舶的能效仿真模型,研究通航环境要素对船舶能效的影响。考虑动力源特性和船舶功率需求,提出基于模糊逻辑的功率分配策略,以优化系统能量流动。然后在此基础上,以系统总能耗最低为优化目标,建立考虑多因素的船舶航速非线性优化模型,采用鲸鱼优化算法开展优化模型动态寻优,并进行不同航行方法和航行时间约束下的能效优化分析。[结果]结果显示,在总航行时间不变的情况下,采用所提的考虑多因素的船舶能效优化方法可以降低船舶5.04%的总能耗和13.16%的燃料电池氢气总消耗。[结论]所述方法对船舶节能减排具有积极的作用,同时对提高船舶续航力和经济性具有重要意义。     

分布式电源并网方式及控制策略研究

结合分布式电源的发展状况,介绍了交流微网关键器件并网控制策略,直流微网典型分布式电源并网控制策略;提出了一种可行的交直流混合微网供电结构;在现有微网技术的基础上,对比分析了不同微网供电结构的优缺点;最后对分布式电源的并网实现方式提出建议方案。     

港口用复合能源电动运输车能量管理策略研究

针对港口用复合能源电动运输车,开展能量优化控制策略研究。通过对电动车各个部分进行选型和参数匹配,搭建整车数学模型及控制策略模块;为优化复合电源的能量管理策略,结合混沌映射、模拟退火及自适因子思想对遗传算法进行改进,提出CSAGA优化算法,对双电源功率模糊分配模型规则进行优化;在IDC和FTP75工况下进行对比实验。实验结果表明,采用CSAGA控制的双电源能量管理系统,可减少电流对锂电池的冲击,整车动力性能显著提升。     

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。     

岸电变频电源在非对称负荷下的控制策略

为保证岸电变频电源系统在船舶电气负荷不对称条件下输出对称电压波形,避免变频电源失稳,提出采用负序电压控制环抑制岸电变频电源输出电压中的负序分量的策略,并通过搭建地面试验平台,对上述控制策略进行试验验证及分析,试验结果表明该策略是可行的。     

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。     

纯电动游览船锂电池组的控制策略

为提高纯电动游览船的续航能力,对其动力锂电池组的控制策略进行研究。针对桂林地区的新型纯电动游览船,设计一种基于锂电池组的供电系统拓扑结构,采用基于锂电池的荷电状态(SOC)、电压和电流多参数约束算法估计锂电池组的动态峰值功率;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组控制策略,开发相应的控制系统,并进行实船测试。测试结果表明,该电池组控制策略能满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,保证船舶稳定运行,并能有效地控制电池组的功率输出,充分利用电池组的剩余电量,提高船舶的续航能力。     

纯电动游览船锂电池组的控制策略

为提高纯电动游览船的续航能力,对其动力锂电池组的控制策略进行研究。针对桂林地区的新型纯电动游览船,设计一种基于锂电池组的供电系统拓扑结构,采用基于锂电池的荷电状态(SOC)、电压和电流多参数约束算法估计锂电池组的动态峰值功率;同时,结合船舶运行工况研发锂电池组控制策略,开发相应的控制系统,并进行实船测试。测试结果表明,该电池组控制策略能满足船舶在不同运行工况下对功率分配的需求,保证船舶稳定运行,并能有效地控制电池组的功率输出,充分利用电池组的剩余电量,提高船舶的续航能力。     

储能和柴油发电机两级应急电源供电策略

本文针对特别重要的负载需要配置应急电源的应用场合,提出了一种含混合储能以及柴油发电机两级应急电源的电源供电系统.该系统具有4种工作状态,阐述了其控制原则,并建立了相应数学模型,完成了系统各状态之间切换控制策略的仿真验证.     

燃料电池锂电池混合动力船舶建模与仿真

全电动绿色船舶除了使用电力,还越来越多地采用替代能源,如燃料电池、太阳能电池等。本文建立船舶混合动力推进系统,采用燃料电池和锂电池并联作为混合动力。在功率不足时,锂电池提供额外的功率以满足负载需求。为了模型比较贴合实际,使用真实数据对混合动力系统的子部件进行建模,生成Simulink模型并进行仿真。     

基于混合动力公交平台的DC-DC双向电源的设计

本文主要介绍DC-DC双向电源在混合动力公交的应用,文中分别介绍了混合动力公交的动力组成、DC-DC双向电源原理结构图,DC-DC双向电源控制策略。实际运行结果表明:设备能够满足混合动力公交设计的要求,等效成本低,控制频率高,响应速度快,纹波小,噪声低,高效节能,具有很好的应用前景。     

船用锂电池充放电装置设计

介绍了基于双向DC/DC变换器和AC/DC整流模块设计的锂电池充放电装置硬件回路，阐述了锂电池充放电装置的软件设计架构、主要功能，及软件控制策略。基于船用锂电池充放电装置的设计，选取锂电池组进行了充放电试验，试验结果验证了该充放电装置的有效性。     

不间断电源用石墨烯锂电池模块均衡系统设计

蓄电池是舰船不间断电源设备重要的后备供电电源,基于LiFePO4-石墨烯复合电极材料的锂电池相比传统铅酸蓄电池具有放电容量大、能量密度高、循环寿命长等显著应用优势。但是锂电池也存在着由于单体电池特性不一致导致的性能下降和安全问题。均衡控制是解决不一致问题的最有效途径。本文针对不间断电源用石墨烯锂电池模块进行均衡系统设计,设计中重点考虑了均衡系统对绝缘耐压性能、电磁兼容性能和安全性能的特殊要求,分别提出了基于双壳体结构的绝缘耐压设计方法、基于多通道隔离的电磁兼容设计方法和基于双重保护的可靠性设计方法。试验结果验证了所设计均衡系统的有效性。     

需求随机的多级系列系统的库存策略优化

提出了两种多级系列系统的库存控制策略及其优化。对订货不存在规模经济的情况采用基本库存策略，而对于外部订货存在经济规模的情况，采用批量订货策略。并通过举例计算证明其有效性。