船舶多清洁能源混合动力系统及其关键技术
发布时间：2021-12-11 03:06
近年来,船舶的绿色化与智能化引起了业界的广泛关注,混合动力船舶应用多种清洁能源,可有效地提高船舶的绿色化水平。通过多种船舶清洁能源应用技术,以及混合动力系统优化设计技术、建模与仿真技术、能量管理策略等方面的系统分析,论述了诸关键技术的国内外发展现状,提出了船舶多清洁能源混合动力系统所存在的不足与挑战,最终,对多清洁能源混合动力系统及其关键技术的未来发展与研究方向做出展望。
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
船舶多清洁能源混合动力系统关键技术Fig.1Keytechnologiesofshiphybridsystemconsistingofmulti-cleanenergysources
用，其总效率可达80%~85%[4]。此外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性强等优点[5–7]。然而，燃料电池在船舶上的应用仍需不断深化燃料电池的安全保障技术、氢燃料获取与存储技术、系统供电可靠性技术，以及面向降本增效的燃料电池营运优化管理等技术。Collong等[8]基于故障树诊断理论提出了可用于供氢可靠性分析的爆炸模型。Wu等[9]设计了一个混合动力系统实时自适应控制策略，考虑了燃料电池响应速度慢的特点，并基于李亚普诺夫理论验证了闭环供电系统的收敛性和供电可靠性。2）蓄电池应用技术蓄电池是一种具有高比能、无记忆效应的电能储存装置。蓄电池成组使用时，温度对其使用寿命和输出特性具有较大影响，对其进行热量管理尤为重要。Yang等[10]提出一个具有高计算效率、高精度特点的锂电池半经验热特性分析模型，此模型计算速度较快，可用于监控锂电池模块的工作状态。此外，精确预估电池的荷电状态（SOC）可以避免电池过充放电带来的危害，也是蓄电池应用的关键所在。凡序国[11]建立电池非线性状态空间模型，基于高斯厄密特滤波对SOC进行估算，该方法收敛速度较快，精确度较高。另外，蓄电池的安全保障及优化管理技术对蓄电池在船舶上的应用也尤为重要。3）超级电容应用技术超级电容主要依靠双电层结构和电极表面的氧化还原反应来储存能量，作为能量源具有功率密度较高、循环寿命长和充电时间短等优点。除了供电的安全性和可靠性外，超级电容优化控制策略是实现混合动力系统能量优化管理与控制的关键。Peng等[12]提出一种针对超级电容和蓄电池的复合能量控制策略，通过采用自抗扰控制器实现超级电容的控制，提高电力系统的抗干扰能力。Turpin等[13]提出一种针对超级电容-燃料电池系统的直流组网方式，可以有效避
用，其总效率可达80%~85%[4]。此外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性强等优点[5–7]。然而，燃料电池在船舶上的应用仍需不断深化燃料电池的安全保障技术、氢燃料获取与存储技术、系统供电可靠性技术，以及面向降本增效的燃料电池营运优化管理等技术。Collong等[8]基于故障树诊断理论提出了可用于供氢可靠性分析的爆炸模型。Wu等[9]设计了一个混合动力系统实时自适应控制策略，考虑了燃料电池响应速度慢的特点，并基于李亚普诺夫理论验证了闭环供电系统的收敛性和供电可靠性。2）蓄电池应用技术蓄电池是一种具有高比能、无记忆效应的电能储存装置。蓄电池成组使用时，温度对其使用寿命和输出特性具有较大影响，对其进行热量管理尤为重要。Yang等[10]提出一个具有高计算效率、高精度特点的锂电池半经验热特性分析模型，此模型计算速度较快，可用于监控锂电池模块的工作状态。此外，精确预估电池的荷电状态（SOC）可以避免电池过充放电带来的危害，也是蓄电池应用的关键所在。凡序国[11]建立电池非线性状态空间模型，基于高斯厄密特滤波对SOC进行估算，该方法收敛速度较快，精确度较高。另外，蓄电池的安全保障及优化管理技术对蓄电池在船舶上的应用也尤为重要。3）超级电容应用技术超级电容主要依靠双电层结构和电极表面的氧化还原反应来储存能量，作为能量源具有功率密度较高、循环寿命长和充电时间短等优点。除了供电的安全性和可靠性外，超级电容优化控制策略是实现混合动力系统能量优化管理与控制的关键。Peng等[12]提出一种针对超级电容和蓄电池的复合能量控制策略，通过采用自抗扰控制器实现超级电容的控制，提高电力系统的抗干扰能力。Turpin等[13]提出一种针对超级电容-燃料电池系统的直流组网方式，可以有效避
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴电混合动力船舶机动性能研究[J]. 刘永志,胡义,徐振峰. 内燃机工程. 2019(01)
[2]直流电力推进系统在小水线面双体科考船上的应用[J]. 李鸿瑞,熊良胜,邵诗逸. 舰船科学技术. 2017(15)
[3]单相DC/AC逆变器大信号快速建模仿真方法[J]. 王建华,顾彬仕,段青,邱丽君,吕志鹏,王涛. 电力系统自动化. 2017(03)
[4]基于在线ECMS的混合动力公交车能量管理策略优化与HIL仿真[J]. 陈龙,李文瑶,徐兴,王位,单海强. 汽车工程. 2016(10)
[5]混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真[J]. 袁裕鹏,王凯,严新平. 船海工程. 2015(02)
[6]基于系统辨识的电化学超级电容器建模[J]. 孙家南,赵洋,韦莉,张逸成. 高压电器. 2012(09)
[7]船舶能量管理系统设计研究[J]. 宋波. 中国舰船研究. 2011(02)
[8]质子交换膜燃料电池的建模与仿真分析[J]. 贺建军,孙超. 中南大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]燃料电池作为船舶动力装置的可行性分析和研究[J]. 岳蕾,张志国,彭娅玲. 舰船科学技术. 2009(02)
博士论文
[1]质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D]. 李奇.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]锂离子电池组等效电路建模及SOC估算的研究[D]. 凡旭国.西南科技大学 2017
[2]基于智能控制算法的混合动力船舶能量管理策略研究[D]. 唐道贵.武汉理工大学 2017
本文编号：3533898
【文章来源】：舰船科学技术. 2020,42(17)北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
船舶多清洁能源混合动力系统关键技术Fig.1Keytechnologiesofshiphybridsystemconsistingofmulti-cleanenergysources
用，其总效率可达80%~85%[4]。此外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性强等优点[5–7]。然而，燃料电池在船舶上的应用仍需不断深化燃料电池的安全保障技术、氢燃料获取与存储技术、系统供电可靠性技术，以及面向降本增效的燃料电池营运优化管理等技术。Collong等[8]基于故障树诊断理论提出了可用于供氢可靠性分析的爆炸模型。Wu等[9]设计了一个混合动力系统实时自适应控制策略，考虑了燃料电池响应速度慢的特点，并基于李亚普诺夫理论验证了闭环供电系统的收敛性和供电可靠性。2）蓄电池应用技术蓄电池是一种具有高比能、无记忆效应的电能储存装置。蓄电池成组使用时，温度对其使用寿命和输出特性具有较大影响，对其进行热量管理尤为重要。Yang等[10]提出一个具有高计算效率、高精度特点的锂电池半经验热特性分析模型，此模型计算速度较快，可用于监控锂电池模块的工作状态。此外，精确预估电池的荷电状态（SOC）可以避免电池过充放电带来的危害，也是蓄电池应用的关键所在。凡序国[11]建立电池非线性状态空间模型，基于高斯厄密特滤波对SOC进行估算，该方法收敛速度较快，精确度较高。另外，蓄电池的安全保障及优化管理技术对蓄电池在船舶上的应用也尤为重要。3）超级电容应用技术超级电容主要依靠双电层结构和电极表面的氧化还原反应来储存能量，作为能量源具有功率密度较高、循环寿命长和充电时间短等优点。除了供电的安全性和可靠性外，超级电容优化控制策略是实现混合动力系统能量优化管理与控制的关键。Peng等[12]提出一种针对超级电容和蓄电池的复合能量控制策略，通过采用自抗扰控制器实现超级电容的控制，提高电力系统的抗干扰能力。Turpin等[13]提出一种针对超级电容-燃料电池系统的直流组网方式，可以有效避
用，其总效率可达80%~85%[4]。此外，燃料电池还具有无污染、噪声低、可靠性强等优点[5–7]。然而，燃料电池在船舶上的应用仍需不断深化燃料电池的安全保障技术、氢燃料获取与存储技术、系统供电可靠性技术，以及面向降本增效的燃料电池营运优化管理等技术。Collong等[8]基于故障树诊断理论提出了可用于供氢可靠性分析的爆炸模型。Wu等[9]设计了一个混合动力系统实时自适应控制策略，考虑了燃料电池响应速度慢的特点，并基于李亚普诺夫理论验证了闭环供电系统的收敛性和供电可靠性。2）蓄电池应用技术蓄电池是一种具有高比能、无记忆效应的电能储存装置。蓄电池成组使用时，温度对其使用寿命和输出特性具有较大影响，对其进行热量管理尤为重要。Yang等[10]提出一个具有高计算效率、高精度特点的锂电池半经验热特性分析模型，此模型计算速度较快，可用于监控锂电池模块的工作状态。此外，精确预估电池的荷电状态（SOC）可以避免电池过充放电带来的危害，也是蓄电池应用的关键所在。凡序国[11]建立电池非线性状态空间模型，基于高斯厄密特滤波对SOC进行估算，该方法收敛速度较快，精确度较高。另外，蓄电池的安全保障及优化管理技术对蓄电池在船舶上的应用也尤为重要。3）超级电容应用技术超级电容主要依靠双电层结构和电极表面的氧化还原反应来储存能量，作为能量源具有功率密度较高、循环寿命长和充电时间短等优点。除了供电的安全性和可靠性外，超级电容优化控制策略是实现混合动力系统能量优化管理与控制的关键。Peng等[12]提出一种针对超级电容和蓄电池的复合能量控制策略，通过采用自抗扰控制器实现超级电容的控制，提高电力系统的抗干扰能力。Turpin等[13]提出一种针对超级电容-燃料电池系统的直流组网方式，可以有效避
【参考文献】：
期刊论文
[1]柴电混合动力船舶机动性能研究[J]. 刘永志,胡义,徐振峰. 内燃机工程. 2019(01)
[2]直流电力推进系统在小水线面双体科考船上的应用[J]. 李鸿瑞,熊良胜,邵诗逸. 舰船科学技术. 2017(15)
[3]单相DC/AC逆变器大信号快速建模仿真方法[J]. 王建华,顾彬仕,段青,邱丽君,吕志鹏,王涛. 电力系统自动化. 2017(03)
[4]基于在线ECMS的混合动力公交车能量管理策略优化与HIL仿真[J]. 陈龙,李文瑶,徐兴,王位,单海强. 汽车工程. 2016(10)
[5]混合动力船舶能量管理控制策略设计与仿真[J]. 袁裕鹏,王凯,严新平. 船海工程. 2015(02)
[6]基于系统辨识的电化学超级电容器建模[J]. 孙家南,赵洋,韦莉,张逸成. 高压电器. 2012(09)
[7]船舶能量管理系统设计研究[J]. 宋波. 中国舰船研究. 2011(02)
[8]质子交换膜燃料电池的建模与仿真分析[J]. 贺建军,孙超. 中南大学学报(自然科学版). 2010(02)
[9]燃料电池作为船舶动力装置的可行性分析和研究[J]. 岳蕾,张志国,彭娅玲. 舰船科学技术. 2009(02)
博士论文
[1]质子交换膜燃料电池系统建模及其控制方法研究[D]. 李奇.西南交通大学 2011
硕士论文
[1]锂离子电池组等效电路建模及SOC估算的研究[D]. 凡旭国.西南科技大学 2017
[2]基于智能控制算法的混合动力船舶能量管理策略研究[D]. 唐道贵.武汉理工大学 2017
本文编号：3533898
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