【技术实现步骤摘要】
柴电混合动力船舶多能源能量管理系统
本专利技术属于船舶领域，具体涉及一种柴电混合动力船舶多能源能量管理系统。
技术介绍
随着全球贸易和航运业的发展，全球航运燃料消耗量逐年增加，由于燃料消耗与污染物及温室气体排放成正相关，若不采取措施，预计到2050年航运业二氧化碳排放量将占全球人为二氧化碳排放量的8％左右。此外，航运业已占全球氮氧化物排放量的15％，如果不加以控制，预计也将增加。与此同时，巴黎公约也要求大幅减少温室气体排放并实现降低2℃的全球变暖目标。为了确保经济和环境效益，国际海事组织(IMO)已经制定了相应的国际法规，如出台国际防止船舶污染公约(MARPOL)，船舶能效管理计划(SEEMP)和能源效率设计指数(EEDI)等。这些法规的出台旨在对船舶排放施加越来越严格限制的同时，也反应了其希望未来航运业能大幅降低化石燃料的消耗与污染物的排放。目前的船舶节能减排措施分为技术措施和营运措施等。其中，技术措施包括改变船舶设计、从废气再循环(EGR)和选择性催化还原后处理(SCR)等技术角度去减少船舶柴油机因推进和...
【技术保护点】
1.一种柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：它包括：/n数据采集单元，用于采集电网参数、推进系统参数、燃油消耗参数和通航环境参数；/n数据通讯单元，用于将数据采集单元采集的参数上传至数据处理单元；/n数据处理单元，用于根据数据采集单元采集的参数以及历史数据，采用模型预测控制算法计算一定时间后的负载需求功率；以此负载功率需求为输入、系统燃油消耗最低为目标函数，系统安全运行为约束条件，采用动态规划算法求取发电侧优化组合，以所述的一定时间为周期，对柴油发电机组和超级电容储能单元的启停和输出功率进行调控；/n数据存储单元，用于存储数据采集单元采集的参数以及历史数据，供数据处理单元调用。/n
【技术特征摘要】
1.一种柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：它包括：
数据采集单元，用于采集电网参数、推进系统参数、燃油消耗参数和通航环境参数；
数据通讯单元，用于将数据采集单元采集的参数上传至数据处理单元；
数据处理单元，用于根据数据采集单元采集的参数以及历史数据，采用模型预测控制算法计算一定时间后的负载需求功率；以此负载功率需求为输入、系统燃油消耗最低为目标函数，系统安全运行为约束条件，采用动态规划算法求取发电侧优化组合，以所述的一定时间为周期，对柴油发电机组和超级电容储能单元的启停和输出功率进行调控；
数据存储单元，用于存储数据采集单元采集的参数以及历史数据，供数据处理单元调用。
2.根据权利要求1所述的柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：所述的数据采集单元包括电流传感器、电压传感器、动态扭力测试仪、油耗仪、温度传感器、风速风向仪、计程仪、测深仪和定位单元；其中，
电流传感器和电压传感器用于采集动力系统的电流和电压信号；动态扭力测试仪用于采集柴油发电机和电动机的转速及扭矩；油耗仪用于采集柴油发电机的燃油消耗；
温度传感器用于采集柴油发电机的温度信号；风速风向仪用于采集船舶所处环境的风速和风向；计程仪用于采集船舶行驶路程；测深仪用于采集船舶所处水域水位深度；定位单元用于采集船舶当前位置信息。
3.根据权利要求1所述的柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：所述的数据通讯单元包括串口服务器、以太网交换机和协议转换器；其中数据采集单元分别通过串行通讯接口与串口服务器连接，串口服务器通过以太网与以太网交换机连接，所述的数据处理单元和数据存储单元分别与以太网交换机连接；协议转换器用于中继和协议转换。
4.根据权利要求1所述的柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：系统燃油消耗最低的目标函数为：
式中，k为时刻，N为优化时域内总的时段数；Fk为系统在第k时刻的总燃油消耗；Tm(k)为第k时刻励磁电机的转矩；ωm(k)为第k时刻励磁电机的转速；函数G为惩罚函数；SOC(k)为第k时刻超级电容荷电状态，该数据由采集的电压电流数据计算得出。
5.根据权利要求1所述的柴电混合动力船舶多能源能量管理系统，其特征在于：系统安全运行的约束条件包括：
1)柴油发电机安全约束：
Te,min≤Te≤Te,max
Tm,min≤Tm≤Tm,max
ωe,min≤ωe≤ωe,max
ωm,min≤ωm≤ωm,max
Kde_minPde_rate≤Pde(t)≤Pde_rate
其中，Te为柴油发电机转矩，Te,min和Te,max分别为设定的柴油发电机转矩的最小值和最大值；Tm为励磁电机转矩，Tm,min和Tm,max...
【专利技术属性】
技术研发人员：袁裕鹏，王吉祥，应如舜，严新平，叶卓杭，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42
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