電力推進(jìn)船舶的能量管理與負(fù)荷預(yù)測研究.pdf

1、能量管理系統(tǒng)是船舶電力系統(tǒng)的重要組成部分，其功能是保障電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)最大化供電保障和最小化燃油消耗。能量管理系統(tǒng)通過與其他艦載控制系統(tǒng)協(xié)同運(yùn)行，使得整船發(fā)揮最大性能。隨著電力電子和變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展，電力推進(jìn)系統(tǒng)越來越廣泛的應(yīng)用于現(xiàn)代船舶中，由于推進(jìn)系統(tǒng)的功率不斷增大，以及新型大功率用電負(fù)荷的出現(xiàn)，對船舶能量管理系統(tǒng)提出了更高的要求。因此，對于電力推進(jìn)船舶能量管理系統(tǒng)的研究具有重大意義，為了解決能量管理系統(tǒng)中存在的不足，

2、本文針對船舶負(fù)荷管理、發(fā)電管理進(jìn)行系統(tǒng)研究，并提出了改進(jìn)措施。
　　在船舶負(fù)荷管理方面，本文分析了船舶電力系統(tǒng)的特點(diǎn)和傳統(tǒng)負(fù)荷管理方法，提出了一種基于模糊邏輯的負(fù)荷功率控制器，以船舶發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)速加速度信號作為模糊控制器輸入，以功率限幅值作為輸出，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)了功率限制模糊規(guī)則庫。與傳統(tǒng)的負(fù)荷管理方法相比，改進(jìn)后的模糊功率控制器提高了船舶電力推進(jìn)系統(tǒng)的功率需求響應(yīng)速度。
　　在船舶發(fā)電管理方面，分析了多臺發(fā)電機(jī)組中某一

3、臺發(fā)電機(jī)故障時(shí)其他正常運(yùn)行發(fā)電機(jī)受到的負(fù)荷沖擊特性。為了應(yīng)對船舶負(fù)荷大幅度波動對發(fā)電機(jī)造成的影響，對比分析了鋰電池和超級電容的充放電特性，采用超級電容作為中間儲能設(shè)備對船舶電力負(fù)荷的波動進(jìn)行削峰填谷控制。仿真結(jié)果表明超級電容的投入大大增強(qiáng)了船舶電網(wǎng)應(yīng)對負(fù)荷突變能力。
　　為了增強(qiáng)船舶電網(wǎng)穩(wěn)定性，借鑒陸地電網(wǎng)的負(fù)荷預(yù)測方法，采用以時(shí)間為序列的歷史負(fù)荷數(shù)據(jù)作為學(xué)習(xí)模式對Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行訓(xùn)練，得到下一時(shí)刻的負(fù)荷預(yù)測輸出。根據(jù)預(yù)測結(jié)

4、果，調(diào)整發(fā)電機(jī)組啟動預(yù)留功率、啟停儲備功率系統(tǒng)和退出電網(wǎng)的延時(shí)時(shí)間。綜合負(fù)荷管理、發(fā)電管理、負(fù)荷預(yù)測，改進(jìn)船舶能量管理策略。
　　最后，本文利用RT-LAB仿真機(jī)和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)共同搭建了船舶電力系統(tǒng)分布式實(shí)時(shí)仿真平臺。在RT-LAB仿真機(jī)中運(yùn)行船舶發(fā)電系統(tǒng)和能量管理系統(tǒng)模型，在工業(yè)控制計(jì)算機(jī)中運(yùn)行負(fù)荷系統(tǒng)模型，通過仿真機(jī)之間的外部數(shù)據(jù)交互共同完成整個(gè)船舶電力系統(tǒng)的仿真。通過搭建的仿真平臺測試了本文提出的船舶能量管理改進(jìn)策略，仿真