[发明专利]太阳能船舶在综合运动下改善蓄电池损耗的方法

说明书

本发明提供的是一种太阳能船舶在综合运动下改善蓄电池损耗的方法。包括生成多情景，获得船舶具体参数，对长峰波随机海浪进行分析，在固定倾角辐照度计算的基础上进行参数修正，计算光伏板倾斜表面上的辐照度，得到两种运动情况下的光伏板板的输出功率，设计超级电容的容量，蓄电池的容量确定等。考虑船舶摇摆和不计船舶摇摆情况下，存在明显的较高频率的波动功率存在，这种较高频率的波动功率对储能设备的组成和容量选择方面有较大的影响，采用超级电容+蓄电池的混合储能系统不仅可以平抑频繁的功率波动，同时对降低储能总系统的经济性有较好的效果，提高了对新能源船舶系统的稳定性。

技术领域

本发明设计的是一种太阳能混合能源船的蓄电池控制方法，具体地说是一种考虑了船舶在综合运动下改善蓄电池损耗的方法。

背景技术

在全球每年碳、氮排放物中，有一定比例是由海洋航运业排放造成的。太阳能等可持续能源与船舶传统发电设备一起混合供电成为船舶供电系统的新趋势。船舶在航行过程中的经纬度会时刻发生变化，同时船舶存在摇摆现象，这就使得对船舶中的光伏板辐照度的实际接收量和传统陆地上是有所差别的，因而船舶光伏系统的输出功率也与陆地系统不同。目前，利用可再生能源作为船舶全部或部分供电设备，多只是借鉴甚至套用陆地光伏系统的经验，并没有考虑船舶上光伏发电装置的特殊性，即没有考虑船舶综合运动对光伏发电设备造成的影响。

太阳能混合能源船在综合运动下会产生摇摆，这种摇摆现象会导致光伏系统产生波动的输出功率，这种特有的波动功率，不仅影响船舶混合电源系统的电源部分的设计，还会对储能系统造成影响。若这种特有的波动功率频率不是很低，则可能无法只依靠蓄电池进行对波动功率的吸纳。电池充放电次数的限制，频繁充放电会降低电池的储能能力和实际使用寿命、增大电池更换频率，进而会增加实际储能成本和加大对环境污染。

因此，船舶在综合运动下对储能系统进行合理地选择，对含新能源船舶系统的稳定性、提高储能系统的经济性、光伏的发电系统的规划等领域具有重要意义，对含有储能的绿色船舶能源系统的科学规划、经济调度和电能调控提供了新的思路。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能准确对船舶中的混合储能系统进行选择，在船舶综合运动下减小蓄电池损耗的太阳能船舶在综合运动下改善蓄电池损耗的方法。

本发明的目的是这样实现的：

1)根据实际航线，通过历史数据统计出不同时段不同航段下对船舶横摇产生主要影响参数的范围，并采用超拉丁立方体抽样生成多场景，所述主要影响参数包括海况、海上风速、波高、对应风级；

2)根据航行船舶的型号来获得船舶具体参数，所述船舶具体参数包括水线面系数、排水体积、型宽、型深；

3)对长峰波随机海浪进行分析，并通过海况、船舶具体参数和浪向对波倾角进行修正，得到船舶横摇角的波动情况；

4)在固定倾角辐照度计算的基础上进行参数修正，确定船舶在航行中任意时刻的光伏板处的地外辐照度；

5)考虑船舶综合运动和仅进行平移运动两种情况来计算光伏板倾斜表面上的辐照度；

6)根据计算出来的辐照度分别得到上述两种运动情况下的光伏板板的输出功率，超级电容在这里用来吸收此部分光伏波动功率，负荷的波动功率由蓄电池承担；

7)用多次航程超级电容储能环节吸纳能量的最大值来设计超级电容的容量；

8)另一部分，蓄电池的容量确定则根据所确定的具体目标、负荷情况、柴油机情况和船舶运行时的运行状况而确定；

9)在确定超级电容的最小容量后，对超级电容的数量和占地面积进行确定。