太阳能游览船能量控制系统研发

在太阳能游览船综合电力推进系统中,供电系统的可靠性和灵活性将直接影响船舶航行的安全。根据设计船舶的基本参数,提出太阳能游览船电力系统的拓扑结构,设计以PLC为控制器的能量控制系统方案,给出主要功能程序流程,实现以多种方式监视、保护、控制和调节电池的运行方式,确保船舶电力系统连续优质供电,为船舶不同能源的综合利用和统一管理提供保障。实船运行表明,该控制系统的设计能有效提高船舶续航能力,满足太阳能游览船供电系统可靠性的要求。     

新能源船舶混合电力系统容量优化策略

在新能源船舶电力系统中,不合理的系统容量分配会引起电网的剧烈波动,增加能源消耗,提高用电成本等不利情况。为保证行驶的安全合理,提出一种考虑船舶横摇的新能源船舶混合电站系统的优化策略。该策略使用加入遗传算法交叉过程的多目标多约束粒子群算法,在考虑船舶航行时横摇的情况下,对船舶电力系统中柴油机的出力以及储能电池的容量进行优化配置,在保证船舶运行效率的同时,减少电力系统运行成本以及燃油消耗。以某远洋油轮为例,在一个航程内,优化后的船舶混合电站系统在满足用电可靠性的前提下,合理分配各电源出力,显著改善了电力系统的用电成本。     

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。     

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。     

新能源船舶混合储能系统关键技术问题综述

电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电力系统的电源能量中继和功耗动态平衡过程中的调控作用显得尤为重要。特别是,储能系统必须同时具备高功率密度和高能量密度的特点,才能满足船舶电力系统中大功率异步电机频繁启动和电气负荷长时间不间断运行的需求。论文介绍了典型储能技术的技术特点,着重探讨集成蓄电池-超级电容的典型混合储能系统,对比分析了无源式和有源式混合储能系统结构的技术差异;从适用电网的不同运行模式(离网型和并网型)和不同优化策略(目标和方法)的角度,分别论述了混合储能系统的容量优化配置问题的解决途径;在此基础上,从能量型与功率型储能元件的匹配控制环节和变流器的运行控制环节,解析了混合储能系统的协调运行控制技术发展现状。     

电力推进船舶协调性分析

协调保护在灵活的电力推进船舶电网的安全可靠运行中扮演着重要的角色。以某型电力推进船舶的电力系统为例,通过计算分析,提出该船电力系统协调保护的方案,为船舶电力推进系统设计提供参考。     

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。     

全电力船智能诊断与恢复的系统设计

未来船舶综合电力系统(IPS)控件主要以电力电子器件的复杂拓扑结构、智能控制和其它不断演进的组件为特征。为了提高船舶综合电力系统的故障诊断和修复能力,为未来全电力船设计了一种智能诊断和修复系统。专家系统的基本准则和诊断的知识管理对于智能诊断与修复是极其重要的。     

船用模块化集装箱式动力电池的运营模式设计

纯电池动力船舶是实现清洁能源动力技术之一,近年来发展迅速。由于船舶电池动力模组容量大制造成本高,船东难以承受初装投资,以及充电和维护需专业人员管理等应用推广困难,解决这一问题的有效办法是将电池动力组做成集装箱式的模块化,采用换装方式为船舶提供电池动力,变传统柴油动力船舶买油开船为纯电池动力船舶租电航行,并实现快速续航。这一电池动力营运模式的变革具有重要意义。本文提出了"船电分离、换电租赁"的新型船舶运营模式,并结合内河64TEU集装箱绿色智能示范船舶项目进行分析,这种新型运营模式可以提高纯电池动力船的运营效率和动力电池利用率,实现交通网和能源网的协同优化。     

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。     

大型船舶现场级电力监控网络系统优化研究

针对大型船舶电力系统特点及复杂通讯网络传输要求,研究提出大型船舶现场级电力监控网络系统的研制理念与设计方案。结合某船试验中暴露的影响系统正常运行的技术问题,从系统和设备等角度提出了系统网络组建及设备优化改进方案,有效改善了现场级电力监控网络系统的可靠性、可用性,为提升我国大型水面船舶电力监控网络系统设计水平奠定了基础。     

新型中型海洋救助船动力装置配置方案论证

全电力推进系统已经成为多工况作业船的主流配置.选用满足船舶功能需求的动力装置,使船舶主电站在各个主要工况下均能经济、安全地运行是前期方案论证的重点工作.结合新型中型海洋救助船"东海救151"的船型开发,通过对中型救助船使命任务的需求分析,对比不同技术方案的利弊,论述全电力推进系统的动力装置配置方案选取过程中的设计要点和创新点,为后续同类型船的设计提供参考."东海救151"的顺利交付列编是中型救助船使用需求与优化设计理念相互融合的体现,为电力推进船舶的动力装置配置方案提出了新的思路.     

船舶储能系统的硬件在环仿真验证方案

为了解决船舶储能系统的数学仿真置信度完全取决于数学模型的建模,仿真运行效率受限于计算机性能等问题,基于RT-LAB实时仿真平台,建立配置了船舶储能系统的船舶直流综合电力系统的实时仿真模型,根据所建船舶储能系统实时仿真模型,完成了船舶储能系统硬件在环仿真方案测试,可为后续的船舶综合电力系统测试提供可靠提供有效平台。     

含大功率脉冲性负荷的船舶供电系统设计及研究

脉冲性负荷是一种功率波动明显、频率切换频繁的负载,而船舶电力系统的容量和惯性较小,容易受到负荷波动的影响。本文首先根据雷达的种类、功率,及其运行特性和影响,将其进行分类并梳理出相应的解决思路,对功率波动周期和占空比都不确定的脉冲负荷雷达进行研究。由于柴油机的调速特性和发电机的调压特性都跟不上负荷频幅的波动,脉冲性负荷的工作会给船舶电力系统造成恶劣的影响,本文设计了一种含电容储能的脉冲性负荷供电系统,并完成储能电容参数的计算,结合柴油发电机组固有机械储能特性优化配置电容储能的容量。通过仿真验证了该供电系统在雷达多种典型工况下,直流母线电压的波动满足相关指标要求,网侧输入功率平滑稳定,且网侧电压谐波小于2%,满足负荷供电需求及舰船电网抗负载冲击的要求。研究结果对脉冲负载在舰船电力系统中的应用及其设计方面具有一定的指导意义和参考价值。     

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。     

船舶电力系统燃气轮机组双机并联运行建模与仿真

海洋船舶正朝着超大型方向发展,燃气轮机凭借其启动速度快,功率密度大等特点,正越来越多的被应用到船舶电力系统的发电系统中。同时由于全电船的出现,中压电力系统正逐渐成为大型海洋船舶电力系统的发展方向。由于电力推进船的电动机单机容量大于发电机单台容量,通常会使多台发电机并联运行,从而保证电站的可靠性以及使发电机运行在最佳状态。本文通过对以燃气轮机作为原动机的4.16k V船舶中压电力系统进行建模,同时对发电机组并车工况进行仿真。仿真实验验证了此系统模型的正确性,可以用于船舶中压电力系统运行工况的仿真和分析。     

基于Powerlogic的船舶电力监视系统

本文结合船舶电力系统控制实验室,利用PowerLogic软件实现对船舶电力系统的电力参数监测。介绍了船舶电力监视系统的构成与软件设计,在交流380V／50Hz电力实验室环境下进行了运行,分析了船舶电力系统运行的谐波情况,该系统可以有效地监视船舶电力系统的一些参数,提高了船舶电站电能质量的管理能力。     

全电力推进船舶光伏并网发电系统建模仿真

传统的全电力推进船舶光伏并网发电系统模型,工作过程稳定性差。为解决上述问题,设计了一种新的全电力推进船舶光伏并网发电系统模型,利用定子绕组和三相绕组分析全电力推进船舶光伏电网发电模式,根据光伏电池仿真电路计算发电机转矩和转速,通过计算结果设计全电力推进船舶光伏并网发电的数学模型。为验证模型效果,与传统模型进行实验对比,结果表明,设计的模型具有很强的稳定性,能够确保船舶电网高效稳定的运行,对于船舶行业发展有着很好的促进作用。     

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。     

船舶综合全电力推进系统的动态仿真

为了优化船舶综合全电力推进系统的控制性能,建立了由船舶电站、永磁同步电机和船桨组成的系统数学模型。给出了多台柴油发电机组并联运行的仿真计算方法。在螺旋桨特性计算中,提出了推力系数和扭矩系数的计算方法。针对永磁同步电机常规直接转矩控制存在负载角不稳定问题,提出了基于负载角限制的直接转矩控制算法。以中铁渤海1号船为例,实现船舶全电力推进系统的动态过程仿真,结果验证了数学模型和方法的有效性。