含储能单元的船舶电力推进系统仿真

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1、第32卷第1期计算机仿真2015年1月文章编号：l006—9348(2015)01一0388—04含储能单元的船舶电力推进系统仿真陈晨，王锡淮，肖健梅(上海海事大学，上海201306)摘要：在船舶的运行中，频繁的负载变化会给船舶电力推进系统带来电站和电网的剧烈波动，降低了柴油发电机的燃油利用率，破坏了电网的稳定性。为了保持船舶电力推进系统电站和电网的稳定，采用能量存储技术，将储能单元(锂电池和超级电容器)引人船舶电力推进系统。建立含储能单元的船舶电力推进系统功率传输模型并推导出性能指标函数。利用遗传算法对目标函数进行寻优并在Madab软件中建立含储能单元的船舶电力推进系统进行实例仿真。

2、仿真结果表明，储能单元的引入可以明显地改善船舶电力推进系统的动态性能，增强电站和电网的稳定性。关键词：船舶电力推进系统；锂电池；超级电容器；遗传算法中图分类号：N945．12文献标识码：BSimlnationofSllipElectricProplllsionSystem丽thEnergyStorageUnitsCHENChen，WANGXi—huai，XIAOJian—mei(Sh蚰ghaiM丽timeUniversity，ShaIlghai201306，China)ABSTRACT：Inshipelectricpropulsionsystem，abmptloadvariations

3、maycontinuouslybothertheno珊al叩emtionofthepowersystemandbringlowcoIIlbustionemciencyofdieselen舀ne．Tosolvethisproblem，energystorageunits，btlliumbatteriesandsuperc印acitors，wereconsidered．Ship’spowertramsmissionmodelandoptimizeperfo珊粕ceindicatorswhichcancalculatedwitIlgeneticalgorit}Imswerededuced．T

4、hemodelofshipelectricpropulsionsystemwithenergystomgeunitswasestablishedb船edonMatlab．Thesimulationresultstellusthatenerg)rstomgeunitscaneⅡ．ectivelysu瑚ountloadpowernuctuationsinthepropulsionsystem，whichc粕improvetlIeperfb珊ance0fshipe-lectricpropulsionsystemarldenhancet}le曲出ility《theDC鲥darldpowerpl

5、ams．KEYWoRDS：Electricpmpulsion；“tlliumbattery；Supercapacitor；Geneticalgorithmsl引言随着电力电子技术的快速发展以及能源危机的日益加剧，船舶推进技术发生了巨大的变化，电力推进替代传统的柴油机推进已成为船舶推进不可阻挡的趋势⋯心J。在大多数情况下，船舶电力推进系统都是由使用柴油的内燃机驱动的发电机组(电站)为系统供电。由于海洋环境复杂多变以及船舶自身作业的需要，负载总是在不断变化的。当负载偏离最佳负荷点时，燃油的利用率将会大幅度下降，这时燃油得不到充分燃烧，会产生大量的氮氧化物和硫氧化物，同时电机的维护频率和成本

6、也会提高。通常情况下，在多台柴油机组成的柴油机电力系统中，可以根据实际负荷的大小决定开启部分或者全部柴油机，从而使柴油机都能工作在最佳负荷点旧1。然而，在破冰船，挖泥船等工程船舶中，负载会在短时间内急剧变化，这种办法显然行不通。一方面，负载短时基金项目：上海市教委科研创新重点项目(12zzl58)；上海海事大学研究生学术新人培养计划(GK2013070)收稿日期：2014—03—18修回日期：2014一04—22～388一间内急剧变化，而柴油机的启动和关闭都需要一定的时间，系统动态响应能力差。另一方面，频繁的开关会缩短柴油发电机的寿命，增加维护成本，并且开关柴油机过程中燃油的利用率也是

7、很低的。为了解决这一问题，本文创新性地将储能技术H1引入船舶电力推进系统。利用储能单元在系统轻载时将多余的能量(电站的能量以及负载反馈回电网的能量)储存起来，来防止该能量对电网的冲击。在系统过载时，储能单元将储存的能量释能量来满足负载的需求。这样就可以利用储能单元来平复负载波动给系统带来的负面影响。近年来，大容量锂电池和超级电容技术飞速发展，在国外，几个大的储能单元生产商(例如com·sEnergy公司和Maxwen公司)都有自己的大容量储能产