船舶电力管理论文提纲

论文题目：电推船储能容量配置与能量管理策略优化设计

摘要：船舶运输业的能源消耗和污染排放已经受到全球的关注,绿色船舶和智能船舶是船舶行业发展的趋势。电力推进船舶自动化程度高、灵活性强、较清洁,得到广泛的应用。因此针对电力推进船舶的研究对船舶的理论发展和实际应用具有重要意义。天然气是一种清洁环保的优质能源,目前已经有电力推进船舶采用的柴油-天然气双燃料发电机组。然而双燃料发电机组在燃气模式下负荷加载周期较长,在负载变化大时功率跟随不佳,将降低船舶发电机组运行的稳定性和效率。针对上述问题,本文采用锂电池储能装置来平抑负载变化导致的发电机组功率波动。以一艘采用柴油-天然气双燃料发电机组的电力推进船为原型船,进行了储能单元类型选择、储能装置接入船舶电力系统的功率变换器类型选择,重点进行了储能装置容量配置多目标优化以及能量管理策略优化设计和仿真。仿真结果表明,该方案能够很好地平抑负荷波动、稳定发电机组功率,从而提高船舶发电机组运行稳定性和效率,为储能装置在电力推进船舶上的应用提供理论基础和方法。主要工作内容如下:（1）分析了原型船电力系统的运行特性,选择磷酸铁锂电池作为储能装置的储能单元,并通过等效模型分析其充放电特性;根据原型船电力系统和储能装置的特性选择了储能装置接入船舶电力系统的功率变换器类型。（2）建立了储能装置容量配置的多目标优化的目标函数与约束条件,根据采集的原型船负荷数据,采用基于分解的多目标差分进化算法和优劣解距离法在MATLAB软件中进行了优化求解,得到了储能容量配置优化的结果。（3）针对原型船配置储能装置后的能量分配问题,提出了一种结合原型船阈值规则和能量分配瞬时优化的能量管理策略;进行了仿真实验,仿真实验结果证明该能量管理策略可以在保证储能装置在约束条件限制内工作的前提下,提高船舶发电机组运行稳定性和效率。

关键词：电力推进船舶;储能装置;容量配置;多目标优化;能量管理策略

学科专业：工程硕士（专业学位）

摘要

Abstract

1 绪论

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 电力推进船舶发展现状

1.3 船舶应用储能技术及能量管理策略的发展现状

1.3.1 储能设备在船舶应用的发展现状

1.3.2 船舶储能装置容量配置研究现状

1.3.3 船舶能量管理策略研究现状

1.4 本文研究路线和工作安排

1.4.1 研究路线

1.4.2 工作安排

2 电推船储能单元和功率变换器类型选择

2.1 原型船电力系统的特性分析

2.1.1 原型船电力系统组成

2.1.2 原型船动力源特性分析

2.2 原型船配置储能装置的需求分析

2.3 储能单元类型选择与运行特性分析

2.3.1 储能单元类型选择

2.3.2 磷酸铁锂电池工作原理和充放电特性分析

2.4 功率变换器类型选择

2.5 本章小结

3 电推船储能装置容量配置优化

3.1 储能装置容量优化配置目标函数与约束条件

3.1.1 储能装置容量配置的目标函数

3.1.2 储能装置容量配置的约束条件

3.1.3 储能装置容量配置优化数学模型分析

3.2 储能装置容量配置多目标优化方法

3.2.1 基于分解的多目标差分进化算法

3.2.2 多属性决策方法

3.3 储能装置容量配置优化求解与分析

3.4 本章小结

4 带储能装置的电推船能量管理策略优化与仿真

4.1 带储能装置的电推船能量管理策略构建

4.1.1 能量管理策略的优化需求

4.1.2 船舶能量分配优化的目标函数与约束条件

4.1.3 船舶能量分配优化算法

4.2 带储能装置的电推船能量管理策略仿真分析

4.2.1 仿真实验设置

4.2.2 仿真结果与分析

4.3 本章小结

5 总结与展望

5.1 全文总结

5.2 工作展望

参考文献

附录A MODE/D算法的主程序代码

附录B ADE算法的伪代码

致谢