[发明专利]一种基于虚拟储能的全电力船舶经济性调度方法及系统

说明书

本发明提供了一种基于虚拟储能的全电力船舶经济性调度方法及系统，包括如下步骤：虚拟储能建立步骤：建立电力推进负荷所需的功率与船速呈强非线性关系；物理储能建立步骤：建立蓄电池作为船载物理储能充放电方程；柴油发电机搭建步骤：定义柴油发电机每小时的油耗公式；全电力船舶经济性调度模型建立步骤：根据所述的强非线性关系与所述的油耗公式，设定全电力船舶的燃油成本和碳排放最低的目标函数；虚拟储能的全电力船舶经济性调度模型建立步骤：根据所述目标函数，采用粒子群优化算法解决全电力船舶的经济性调度问题。本发明通过虚拟储能，可以更好的利用综合电力推进系统，提高柴油发电机的燃油效率，从而降低燃油成本，提升环境友好性。

技术领域

本发明涉及电力系统运行与船舶技术领域，具体地，涉及一种基于虚拟储能的全电力船舶经济性调度方法及系统。

背景技术

在全球化石能源逐渐减少、环境问题日益突出、燃油成本和运输成本与日俱增的趋势下，如何提升船舶电力系统的能源利用率，减少运输成本与污染物排放已迫在眉睫。随着船舶电站电气化程度越来越高，融合了综合电力推进技术的全电力船舶可以彻底改变这一不利局面，还可以带来显著的经济效益

在全电力船舶的愿景中，利用先进的电力推进技术改变传统船舶单一的航行模式，并大幅度地提升能效水平是其主要目的。而灵活的储能方式与最佳的经济性调度方案是实现这一根本目的的前提。

目前，船舶的优化运行大都基于较为成熟的船载储能技术，包括蓄电池储能技术、飞轮储能技术和超级电容储能技术。虽然经济性调度方法可以提高船舶的经济性，但是昂贵的储能系统往往会增加船舶的投入成本。

为了进一步降低船舶成本，提升全电力船舶的续航能力，全电力船舶经济调度方法将充分挖掘综合电力推进技术潜力，合理调配柴油机发电系统，改善船舶电力系统整体性能，保证船舶安全、稳定、经济运行。

为实现全电力船舶的经济性运行管理，结合先进的电力推进技术，综合考虑船舶发电与航行约束，本项目基于虚拟储能技术，提出了一种新型适用于全电力船舶的优化调度方案。该方案具有以下特点：

融合了先进的综合电力推进技术的虚拟储能方式，可降低高昂的储能设备投入，减少设备的故障率。

全电力船舶可通过虚拟储能，更加灵活的控制船速，实现船舶多模式航行。

基于虚拟储能的全电力船舶经济性调度方法，不仅可以保证船舶安全、准时的抵达港口，而且能够大幅度提升全电力船舶的经济性和环境友好性。

新型的全电力船舶经济性调度方法可更加充分的利用柴油机发电系统，从而提升船舶能效水平、降低油耗、减少温室气体的排放。

对比文件1：

杨再明,高海波,林治国,等.多电船舶的能量管理策略仿真研究[J].中国修船,2019,32(3):42-46.

摘要:文章对氢燃料电池船Alsterwasser号进行模拟改装,保持以质子交换膜燃料电池(PEMFC)作为主能量源,设计了以磷酸铁锂电池和超级电容为核心的复合储能装置,更好地应对多变的负载需求。采用支持向量机进行工况识别,设计低通滤波器进行功率分配,提出2种不同的能量管理策略对复合储能装置的功率输出进行优化控制,并设计仿真实验,对比其优劣。仿真结果表明,模糊控制策略匹配复合储能装置能更好地优化功率分配。

技术要点比较：该文献针对多电船舶提出了一种能量管理方法。在该方法中可实现混合储能的功率分配，但尚未考虑电力推进负荷的优化控制，也未考虑船舶的经济性调度问题，仅靠控制物理储能系统无法满足船舶经济性和碳排放实际要求。

对比文件2：

阚志伟,王锡淮.混合动力船舶能量管理系统控制与优化[J].船电技术,2018(8):36-40,44.