[發明專利]太陽能船舶在綜合運動下改善蓄電池損耗的方法

有效

• 申請號: 201710085994.5
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106849319B
• 公開（公告）日: 2019-09-27
• 發明（設計）人: 劉宏達;李亞楠;張晴;王琦;李志鵬;楊雙銘;韓陽;戴成;王禹婷;萬立冬
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: H02J7/35
• 分類號: H02J7/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供的是一種太陽能船舶在綜合運動下改善蓄電池損耗的方法。包括生成多情景，獲得船舶具體參數，對長峰波隨機海浪進行分析，在固定傾角輻照度計算的基礎上進行參數修正，計算光伏板傾斜表面上的輻照度，得到兩種運動情況下的光伏板板的輸出功率，設計超級電容的容量，蓄電池的容量確定等。考慮船舶搖擺和不計船舶搖擺情況下，存在明顯的較高頻率的波動功率存在，這種較高頻率的波動功率對儲能設備的組成和容量選擇方面有較大的影響，采用超級電容+蓄電池的混合儲能系統不僅可以平抑頻繁的功率波動，同時對降低儲能總系統的經濟性有較好的效果，提高了對新能源船舶系統的穩定性。

技術領域

本發明設計的是一種太陽能混合能源船的蓄電池控制方法，具體地說是一種考慮了船舶在綜合運動下改善蓄電池損耗的方法。

背景技術

在全球每年碳、氮排放物中，有一定比例是由海洋航運業排放造成的。太陽能等可持續能源與船舶傳統發電設備一起混合供電成為船舶供電系統的新趨勢。船舶在航行過程中的經緯度會時刻發生變化，同時船舶存在搖擺現象，這就使得對船舶中的光伏板輻照度的實際接收量和傳統陸地上是有所差別的，因而船舶光伏系統的輸出功率也與陸地系統不同。目前，利用可再生能源作為船舶全部或部分供電設備，多只是借鑒甚至套用陸地光伏系統的經驗，并沒有考慮船舶上光伏發電裝置的特殊性，即沒有考慮船舶綜合運動對光伏發電設備造成的影響。

太陽能混合能源船在綜合運動下會產生搖擺，這種搖擺現象會導致光伏系統產生波動的輸出功率，這種特有的波動功率，不僅影響船舶混合電源系統的電源部分的設計，還會對儲能系統造成影響。若這種特有的波動功率頻率不是很低，則可能無法只依靠蓄電池進行對波動功率的吸納。電池充放電次數的限制，頻繁充放電會降低電池的儲能能力和實際使用壽命、增大電池更換頻率，進而會增加實際儲能成本和加大對環境污染。

因此，船舶在綜合運動下對儲能系統進行合理地選擇，對含新能源船舶系統的穩定性、提高儲能系統的經濟性、光伏的發電系統的規劃等領域具有重要意義，對含有儲能的綠色船舶能源系統的科學規劃、經濟調度和電能調控提供了新的思路。

發明內容

本發明的目的在于提供一種能準確對船舶中的混合儲能系統進行選擇，在船舶綜合運動下減小蓄電池損耗的太陽能船舶在綜合運動下改善蓄電池損耗的方法。

本發明的目的是這樣實現的：

1)根據實際航線，通過歷史數據統計出不同時段不同航段下對船舶橫搖產生主要影響參數的范圍，并采用超拉丁立方體抽樣生成多場景，所述主要影響參數包括海況、海上風速、波高、對應風級；

2)根據航行船舶的型號來獲得船舶具體參數，所述船舶具體參數包括水線面系數、排水體積、型寬、型深；

3)對長峰波隨機海浪進行分析，并通過海況、船舶具體參數和浪向對波傾角進行修正，得到船舶橫搖角的波動情況；

4)在固定傾角輻照度計算的基礎上進行參數修正，確定船舶在航行中任意時刻的光伏板處的地外輻照度；

5)考慮船舶綜合運動和僅進行平移運動兩種情況來計算光伏板傾斜表面上的輻照度；

6)根據計算出來的輻照度分別得到上述兩種運動情況下的光伏板板的輸出功率，超級電容在這里用來吸收此部分光伏波動功率，負荷的波動功率由蓄電池承擔；

7)用多次航程超級電容儲能環節吸納能量的最大值來設計超級電容的容量；

8)另一部分，蓄電池的容量確定則根據所確定的具體目標、負荷情況、柴油機情況和船舶運行時的運行狀況而確定；

9)在確定超級電容的最小容量后，對超級電容的數量和占地面積進行確定。