全電驅(qū)船舶電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理策略研究.pdf

1、全電驅(qū)船舶電網(wǎng)能量?jī)?yōu)化管理策略研究重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文（專業(yè)學(xué)位）學(xué)生姓名：姚池指導(dǎo)教師：陳民鈾教授學(xué)位類別：工程碩士（電氣工程領(lǐng)域）重慶大學(xué)電氣工程學(xué)院二O一七年五月重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文中文摘要I摘要航運(yùn)業(yè)每年消耗大量能源，積極推行新技術(shù)，提高船舶運(yùn)行效率、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。隨著新能源發(fā)電、人工智能和電力電子等技術(shù)的快速發(fā)展，全電驅(qū)新能源船舶成為航運(yùn)業(yè)實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排和提升船舶操作性能的重要途徑。遠(yuǎn)洋航行中，船舶負(fù)荷隨著

2、運(yùn)行狀態(tài)的變化而存在一定的波動(dòng)，同時(shí)引入的新能源，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中也會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成沖擊。針對(duì)全電驅(qū)新能源船舶電網(wǎng)這一特點(diǎn)，本文以實(shí)際運(yùn)行的全電驅(qū)光柴儲(chǔ)船舶為研究對(duì)象，圍繞該船舶電網(wǎng)在航程中的能量管理進(jìn)行研究。具體的研究工作可概括為以下幾個(gè)方面：①本文對(duì)實(shí)際運(yùn)行的全電驅(qū)光柴儲(chǔ)船舶進(jìn)行研究，對(duì)其負(fù)載、航線、運(yùn)行工況等進(jìn)行了詳細(xì)分析。通過對(duì)船舶不同航行狀態(tài)下各負(fù)載設(shè)備使用概率和功率的具體分析，提出了基于統(tǒng)計(jì)思想，產(chǎn)生負(fù)荷功率并對(duì)負(fù)荷分布進(jìn)行傅

3、里葉級(jí)數(shù)擬合的方法，建立了負(fù)荷概率分布函數(shù)。再利用GeoModelSolar公司氣象站數(shù)據(jù)，提出利用對(duì)數(shù)正態(tài)分布函數(shù)對(duì)全航程太陽輻射分布進(jìn)行分析，建立了全航程每小時(shí)太陽輻射強(qiáng)度概率分布函數(shù)。②建立了含柴油、光伏、儲(chǔ)能的船舶電網(wǎng)模型。為充分考慮航程中天氣和負(fù)荷波動(dòng)的影響，本文提出對(duì)全航程太陽輻射和負(fù)荷各種隨機(jī)場(chǎng)景建立以船舶經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)和CO2排放指標(biāo)為目標(biāo)的儲(chǔ)能優(yōu)化模型并求取儲(chǔ)能容量，通過加權(quán)計(jì)算所有隨機(jī)場(chǎng)景儲(chǔ)能容量得到系統(tǒng)最優(yōu)儲(chǔ)能容量配置

4、。再利用全電驅(qū)船舶動(dòng)力負(fù)荷與航速的關(guān)系，建立了船舶一天航行的能量管理模型，合理安排船舶的航行速度和柴油機(jī)出力。③利用切片抽樣方法對(duì)概率分布函數(shù)抽樣，得到了大量全航程隨機(jī)場(chǎng)景。為了縮短計(jì)算時(shí)間，本文提出一種聚類隨機(jī)優(yōu)化方法：通過聚類算法將得到的隨機(jī)場(chǎng)景簡(jiǎn)化為能代表所有隨機(jī)場(chǎng)景特征的聚類中心，再利用聚類中心計(jì)算儲(chǔ)能容量。但是現(xiàn)有聚類算法在高維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)中很不理想，針對(duì)文章中的高維船舶數(shù)據(jù)，本文對(duì)現(xiàn)有算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了多階段自適應(yīng)聚類算法（

5、AdaptiveMultiClusteringAlgithm，AMCA）。經(jīng)過性能測(cè)試以及與點(diǎn)估計(jì)法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，證明AMCA算法的聚類效果理想，能大大縮短問題的求解時(shí)間。④針對(duì)建立的儲(chǔ)能容量?jī)?yōu)化模型，利用多目標(biāo)粒子群算法（MultiObjectiveParticleSwarmOptimization，MOPSO），將各聚類中心數(shù)據(jù)代入模型進(jìn)行求解，加權(quán)求和得到最優(yōu)儲(chǔ)能容量。通過與未配置儲(chǔ)能系統(tǒng)的船舶對(duì)比，本文驗(yàn)證了優(yōu)化的儲(chǔ)能系統(tǒng)能