船舶混合动力系统及能量管理控制方法、设备和存储介质技术方案

本发明专利技术公开一种船舶混合动力系统及能量管理控制方法、设备和存储介质，能量管理控制方法包括：以默认运行模式运行；默认运行模式运行包括：定时获取负载功率需求；根据获取的负载功率需求和锂电池系统当前的荷电状态确定氢燃料电池系统需输出的第一功率；获取预设的功率灰色模型当前预测的氢燃料电池系统的功率预测值，判断功率预测值是否大于第一功率；若是，则控制氢燃料电池系统的输出功率调节至功率预测值；若否，则控制氢燃料电池系统的输出功率调节至第一功率。本发明专利技术技术方案，有效提升了船舶混合动力系统的能源效率。有效提升了船舶混合动力系统的能源效率。有效提升了船舶混合动力系统的能源效率。

【技术实现步骤摘要】
船舶混合动力系统及能量管理控制方法、设备和存储介质


[0001]本专利技术涉及船舶混合动力领域，特别涉及一种船舶混合动力系统及能量管理控制方法、设备和存储介质。

技术介绍

[0002]氢燃料电池是一种由空气和氢气在催化剂作用下进行电化学反应产生电能的一种装置。近几年国家对碳排放要求逐渐提高，国家关于减碳、降碳、实现相关的能源政策在不断落地。随着未来国家能源战略要求，以氢燃料电池为代表的新能源地位将不断提高，也逐渐成为能源转型的一种解决方案。
[0003]目前，以氢燃料电池系统和锂电池系统组成的混合动力系统已经在船舶应用，在船舶航行过程中，船舶动力需求(也即负载功率需求)在不断变化。由于氢燃料电池系统的输出功率调节较为缓慢，不具有锂电池系统的迅速调节输出功率的特性，因此目前主要是采用锂电池系统作为主要动力源，氢燃料电池系统作为备用和补充，以满足船舶动力需求的不断变化。
[0004]现有船舶混合动力系统的能量控制策略为：根据锂电池系统的荷电状态 (SOC状态)对应调整氢燃料电池系统输出功率，锂电池系统的荷电状态越高，氢燃料电池系统输出功率的占比越小。当锂电池系统的荷电状态低于一定值时，氢燃料电池系统输出功率的一部分将用于给锂电池系统充电。然而，氢燃料电池系统给锂电池系统充电的能量并不能百分之百的转换，会有部分损耗(大概为2％)，由氢燃料电池系统充给锂电池系统的能量经锂电池系统输出给船舶使用时，又有部分损耗(大概为2％)；如此循环，造成了很大一部分能量被损耗浪费，降低了船舶混合动力系统的能源效率。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种船舶混合动力系统的能量管理控制方法、设备和存储介质，旨在提升船舶混合动力系统的能源效率。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出的船舶混合动力系统的能量管理控制方法，所述船舶混合动力系统包括锂电池系统和氢燃料电池系统，所述能量管理控制方法包括：
[0007]以默认运行模式运行；
[0008]所述默认运行模式运行包括：
[0009]定时获取负载功率需求；
[0010]根据获取的负载功率需求和所述锂电池系统当前的荷电状态确定所述氢燃料电池系统需输出的第一功率；
[0011]获取预设的功率灰色模型当前预测的氢燃料电池系统的功率预测值，判断所述功率预测值是否大于所述第一功率；
[0012]若是，则控制所述氢燃料电池系统的输出功率调节至所述功率预测值；
[0013]若否，则控制所述氢燃料电池系统的输出功率调节至所述第一功率。
[0014]在一些实施例中，在所述定时获取负载功率需求的步骤之后，所述能量管理控制方法还包括：
[0015]确定获取的负载功率需求的变化值；
[0016]在连续预设次数检测到获取的负载功率需求的变化值小于第一预设值后，切换至第一工况运行模式运行；
[0017]所述第一工况运行模式运行包括：
[0018]定时获取负载功率需求，确定获取的负载功率需求的变化值；
[0019]控制所述氢燃料电池系统的输出功率跟随所述功率灰色模型预测的功率预测值进行调节。
[0020]在一些实施例中，所述第一工况运行模式运行还包括：
[0021]在检测到获取的负载功率需求的变化值大于第二预设值时，从所述第一工况运行模式切换回所述默认运行模式，所述第二预设值大于等于所述第一预设值。
[0022]在一些实施例中，所述确定获取的负载功率需求的变化值的步骤包括：
[0023]确定所述获取的负载功率需求与前一次获取的负载功率需求的差值的绝对值，将所述确定的绝对值作为所述变化量；或，
[0024]所述确定获取的负载功率需求的变化值的步骤包括：
[0025]确定所述获取的负载功率需求与前一次获取的负载功率需求的差值的绝对值；
[0026]将所述确定的绝对值与前一次获取的负载功率需求的比值作为所述变化量。
[0027]在一些实施例中，所述根据获取的负载功率需求和所述锂电池系统当前的荷电状态确定所述氢燃料电池系统需输出的第一功率的步骤包括：
[0028]根据所述锂电池系统的当前荷电状态确定所述锂电池系统可输出的第二功率；
[0029]将所述获取的负载功率需求与所述第二功率的差值作为所述第一功率。
[0030]在一些实施例中，所述根据获取的负载功率需求和所述锂电池系统当前的荷电状态确定所述氢燃料电池系统需输出的第一功率的步骤包括：
[0031]根据所述锂电池系统的当前荷电状态确定所述锂电池系统可输出的第二功率；
[0032]在所述锂电池系统的当前荷电状态大于第三预设值时，将所述获取的负载功率需求与所述第二功率的差值确定为所述第一功率；
[0033]在所述锂电池系统的当前荷电状态小于等于第三预设值时，根据所述锂电池系统的当前荷电状态确定对应的充电功率，将所述获取的负载功率需求与所述第二功率的差值加上所述确定的充电功率作为所述第一功率。
[0034]在一些实施例中，所述预设的功率灰色模型的预测算法为：
[0035]根据当前时刻的前n个时刻的负载功率需求生成初始功率序列，并累加生成新的功率序列；
[0036]建立矩阵B，y，并求出估值a和u；
[0037]建立一阶微分方程并预测新功率序列；
[0038]通过后减运算还原初始功率序列并得到预测值；
[0039]检验预测精度。
[0040]本专利技术进一步提出一种船舶混合动力系统的能量管理控制设备，所述船舶混合动力系统包括锂电池系统和氢燃料电池系统；所述能量管理控制设备包括至少一个处理器；
以及，
[0041]与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
[0042]所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序指令，所述计算机程序指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行上述的能量管理控制方法。
[0043]本专利技术进一步还提出一种船舶混合动力系统，其特征在于，包括锂电池系统、氢燃料电池系统和上述的能量管理控制设备。
[0044]本专利技术进一步还提出一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现上述的能量管理控制方法。
[0045]本专利技术能量管理控制方法的技术方案，通过定时获到负载功率需求，并在每次获取到负载功率需求后，根据锂电池系统的荷电状态确定氢燃料电池系统需要输出的第一功率，以及获取预设的功率灰色模型当前预测的氢燃料电池系统的功率预测值，并比较第一功率与该功率预测值的大小，在获取的功率预测值大于第一功率时，将氢燃料电池系统的输出功率调节至获取的功率预测值，以通过氢燃料电池系统输出功率尽可能多满足负载功率需求，从而减小锂电池系统的输出功率占比，减小锂电池系统的消耗，进而降低锂电池系统的充电频率，从而降低了由于锂电池系统的充电和放电带来的损耗量，进而提升了船舶混合动力系统的能源效率。并且，在功率灰色模型当前预测的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船舶混合动力系统的能量管理控制方法，所述船舶混合动力系统包括锂电池系统和氢燃料电池系统，其特征在于，包括：以默认运行模式运行；所述默认运行模式运行包括：定时获取负载功率需求；根据获取的负载功率需求和所述锂电池系统当前的荷电状态确定所述氢燃料电池系统需输出的第一功率；获取预设的功率灰色模型当前预测的氢燃料电池系统的功率预测值，判断所述功率预测值是否大于所述第一功率；若是，则控制所述氢燃料电池系统的输出功率调节至所述功率预测值；若否，则控制所述氢燃料电池系统的输出功率调节至所述第一功率。2.根据权利要求1所述的能量管理控制方法，其特征在于，在所述定时获取负载功率需求的步骤之后，还包括：确定获取的负载功率需求的变化值；在连续预设次数检测到获取的负载功率需求的变化值小于第一预设值后，切换至第一工况运行模式运行；所述第一工况运行模式运行包括：定时获取负载功率需求，确定获取的负载功率需求的变化值；控制所述氢燃料电池系统的输出功率跟随所述功率灰色模型预测的功率预测值进行调节。3.根据权利要求2所述的能量管理控制方法，其特征在于，所述第一工况运行模式运行还包括：在检测到获取的负载功率需求的变化值大于第二预设值时，从所述第一工况运行模式切换回所述默认运行模式，所述第二预设值大于等于所述第一预设值。4.根据权利要求2或3所述的能量管理控制方法，其特征在于，所述确定获取的负载功率需求的变化值的步骤包括：确定所述获取的负载功率需求与前一次获取的负载功率需求的差值的绝对值，将所述确定的绝对值作为所述变化量；或，所述确定获取的负载功率需求的变化值的步骤包括：确定所述获取的负载功率需求与前一次获取的负载功率需求的差值的绝对值；将所述确定的绝对值与前一次获取的负载功率需求的比值作为所述变化量。5.根据权利要求1至3任一项所述的能量管理控制方法，其特征在于，所述根据获取的负载功率需求和所述锂电池系统当前的荷电状态确定所述氢燃料电池系统需输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，彭旭，毛志明，郭玉平，王成林，
申请(专利权)人：深圳国氢新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：