基于模型预测控制的双机组混合动力船舶能量管理研究

目的]船舶柴电混合动力系统合理分配柴油机和电机输出功率，可大幅降低油耗和排放。针对传统混合动力能量管理策略的性能最优与运算实时的矛盾，提出采用模型预测控制（MPC）进行能量管理瞬时优化。方法]首先，利用反向建模法搭建由双柴油发电机组、储能系统、岸电组成的客渡船混合动力系统能量流模型；然后，提出以油耗和电能消耗的总温室气体（GHG）排放为目标函数，在系统约束条件下可在线滚动优化求解的MPC能量管理算法，最终进一步进行了不同预测时域长度的灵敏度分析。结果]仿真结果表明，MPC较传统规则控制方法可分别降低4.85%的燃油消耗量和3.54%的温室气体总排放。结论]相比于传统的规则控制策略，MPC油耗低，温室气体排放少，且计算负荷较小，具有良好的实船应用潜力。