本文關(guān)鍵詞：艦船混合動力系統(tǒng)優(yōu)化配置與控制策略仿真研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：破冰船是一種用來破碎海面冰層,開辟航道的極地船舶,其負(fù)載功率需求會隨著海面冰況的改變而出現(xiàn)急劇變化。傳統(tǒng)柴油發(fā)動機無法及時跟隨負(fù)載變化,會造成制動能量的損失,同時帶來嚴(yán)重的環(huán)境污染。本文主要研究了一種能量優(yōu)化配置策略,以回收年限最短為優(yōu)化目標(biāo),對混合動力破冰船的能量進(jìn)行配置。目標(biāo)破冰船使用液化天然氣—柴油雙燃料發(fā)動機做主動力系統(tǒng),蓄電池—超級電容器混合儲能作輔助動力。發(fā)動機部分燃料加入了熱能更高、價格更便宜的液化天然氣,通過改變發(fā)動機工作模式,改變負(fù)載功率在主動力系統(tǒng)內(nèi)的分配情況,并最終達(dá)到減少柴油花費目的。儲能部分由蓄電池和超級電容器組成,主要承擔(dān)負(fù)載和主動力系統(tǒng)的功率差值,能快速提供負(fù)載所需的瞬時大功率,同時,在破冰船制動時儲存多余的能量,實現(xiàn)能量的二次利用。本文的主要研究內(nèi)容包含三個部分：首先,將主動力系統(tǒng)分為五種工作模式,分析兩種燃料在不同功率水平下的加載／卸載速度,設(shè)置發(fā)動機相關(guān)參數(shù),計算主動力系統(tǒng)在一個周期內(nèi)的輸出功率；其次,研究了采用蓄電池單獨儲能、蓄電池-超級電容器混合儲能兩種方式下,儲能的設(shè)備特性及儲能設(shè)備選型分析,并通過儲能優(yōu)化配置策略分析能量在儲能系統(tǒng)內(nèi)部的最優(yōu)化配置方式；之后,對混合動力破冰船進(jìn)行經(jīng)濟性分析,計算在不同的動力系統(tǒng)組成方式下,破冰船總投資回收年限,回收年限最短的混合動力系統(tǒng)能量配置策略即為整艦最優(yōu)化配置策略；最后,在MATLAB/Simulink內(nèi)分別對破冰船電力微網(wǎng)進(jìn)行建模與仿真,通過觀察仿真結(jié)果,確定加入儲能后能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。
【關(guān)鍵詞】：破冰船 混合動力 儲能優(yōu)化配置 經(jīng)濟性分析
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U674.703.2
【目錄】：

• 致謝5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-18
• 1.1 課題研究背景與意義10-11
• 1.1.1 課題研究背景10-11
• 1.1.2 課題研究意義11
• 1.2 課題研究現(xiàn)狀11-14
• 1.2.1 混合動力系統(tǒng)研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.2 儲能系統(tǒng)優(yōu)化策略分析13-14
• 1.3 課題研究內(nèi)容及研究方法14-18
• 1.3.1 研究內(nèi)容14-15
• 1.3.2 研究路線15-18
• 2 破冰船主動力系統(tǒng)工況研究18-32
• 2.1 破冰船電力系統(tǒng)組成與典型負(fù)荷曲線18-20
• 2.1.1 破冰船電力系統(tǒng)組成18-19
• 2.1.2 破冰船典型負(fù)荷曲線19-20
• 2.2 主動力系統(tǒng)20-30
• 2.2.1 發(fā)動機簡介20-22
• 2.2.2 燃料加載卸載特性分析22-24
• 2.2.3 主動力系統(tǒng)工況分析24-28
• 2.2.4 主動力系統(tǒng)出力分析28-30
• 2.3 本章小結(jié)30-32
• 3 儲能系統(tǒng)工況研究32-46
• 3.1 儲能系統(tǒng)工況分析32-38
• 3.1.1 蓄電池特性分析34-35
• 3.1.2 超級電容器特性分析35-38
• 3.2 儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析38-40
• 3.2.1 單一儲能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)38-39
• 3.2.2 混合儲能的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)39-40
• 3.3 儲能需求分析40-44
• 3.3.1 儲能系統(tǒng)約束條件分析40-41
• 3.3.2 蓄電池需求分析及選型41-43
• 3.3.3 超級電容器需求分析及選型43-44
• 3.4 本章小結(jié)44-46
• 4 混合動力系統(tǒng)優(yōu)化配置策略46-66
• 4.1 主動力系統(tǒng)經(jīng)濟性分析46-51
• 4.1.1 燃料花費計算47-50
• 4.1.2 節(jié)油效果分析50-51
• 4.2 儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置51-62
• 4.2.1 單一儲能參數(shù)計算51-55
• 4.2.2 混合儲能優(yōu)化配置策略分析55-61
• 4.2.3 混合儲能系統(tǒng)優(yōu)化配置計算61-62
• 4.3 混合動力破冰船成本回收年限及最優(yōu)化配置62-64
• 4.3.1 成本回收年限計算62-63
• 4.3.2 混合動力系統(tǒng)最優(yōu)化配置分析63-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 破冰船電力微網(wǎng)建模與仿真66-74
• 5.1 破冰船電力微網(wǎng)建模66-70
• 5.1.1 主動力系統(tǒng)電力微網(wǎng)建模66-68
• 5.1.2 儲能系統(tǒng)電力微網(wǎng)建模68-69
• 5.1.3 電力負(fù)載建模69-70
• 5.1.4 轉(zhuǎn)換器建模70
• 5.2 仿真結(jié)果70-73
• 5.2.1 主動力系統(tǒng)模塊仿真結(jié)果70-71
• 5.2.2 電力負(fù)載模塊仿真結(jié)果71-73
• 5.3 本章小結(jié)73-74
• 6 總結(jié)與展望74-76
• 參考文獻(xiàn)76-80
• 作者簡歷80-82
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集82

【相似文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉建新;超級電容器在直流電源系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];華東交通大學(xué)學(xué)報;2002年03期

2 桂長清;新型貯能單元超級電容器[J];電池工業(yè);2003年04期

3 ;超級電容器[J];電源世界;2004年03期

4 文建國,周震濤,文衍宣;超級電容器材料研究的辯證思維[J];東莞理工學(xué)院學(xué)報;2004年01期

5 李薦,鐘暉,鐘海云,戴艷陽,溫俊杰;超級電容器應(yīng)用設(shè)計[J];電源技術(shù);2004年06期

6 Bobby Maher;;超級電容器簡介[J];今日電子;2006年01期

7 王鑫;;超級電容器在汽車啟動中的應(yīng)用[J];國外電子元器件;2006年05期

8 Matt Reynolds;;替代能源中的超級電容器介紹[J];今日電子;2006年07期

9 陳新麗;李偉善;;超級電容器電極材料的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];廣東化工;2006年07期

10 常建中;;超級電容器串聯(lián)應(yīng)用中的均壓問題以及解決途徑[J];長治學(xué)院學(xué)報;2006年02期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 馬衍偉;張熊;余鵬;陳堯;;新型超級電容器納米電極材料的研究[A];2009中國功能材料科技與產(chǎn)業(yè)高層論壇論文集[C];2009年

2 張易寧;何騰云;;超級電容器電極材料的最新研究進(jìn)展[A];第二十八屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

3 鐘輝;曾慶聰;吳丁財;符若文;;聚苯乙烯基層次孔碳的活化及其在超級電容器中的應(yīng)用[A];中國化學(xué)會第15屆反應(yīng)性高分子學(xué)術(shù)討論會論文摘要預(yù)印集[C];2010年

4 趙家昌;賴春艷;戴揚;解晶瑩;;扣式超級電容器組的研制[A];第十二屆中國固態(tài)離子學(xué)學(xué)術(shù)會議論文集[C];2004年

5 單既成;陳維英;;超級電容器與通信備用電源[A];通信電源新技術(shù)論壇——2008通信電源學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2008年

6 王燕;吳英鵬;黃毅;馬延風(fēng);陳永勝;;單層石墨用作超級電容器的研究[A];2009年全國高分子學(xué)術(shù)論文報告會論文摘要集（上冊）[C];2009年

7 趙健偉;倪文彬;王登超;黃忠杰;;超級電容器電極材料的設(shè)計、制備及性質(zhì)研究[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

8 張琦;鄭明森;董全峰;田昭武;;基于薄液層反應(yīng)的新型超級電容器——多孔碳電極材料的影響[A];中國化學(xué)會第27屆學(xué)術(shù)年會第10分會場摘要集[C];2010年

9 馬衍偉;;新型超級電容器石墨烯電極材料的研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

10 劉不厭;彭喬;孫s

本文編號：275602