[發明專利]一種雙電型船舶的儲能設備的優化管理方法

有效

• 申請號: 201710428329.1
• 申請日: 2017-06-08
• 公開（公告）號: CN107274085B
• 公開（公告）日: 2020-11-06
• 發明（設計）人: 高海波;杜康立;盧炳岐;劉岳坤
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06N3/12;H02J15/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王丹

本發明提供一種雙電型船舶的儲能設備的優化管理方法，根據目標船舶的典型工作循環得到船舶的功率及能量需求；收集各廠商磷酸鐵鋰電池、超級電容器、推進電機的規格參數；以船舶能效指數與儲能設備價格為目標，搭建目標船舶整船的電力推進系統模型；采用遺傳算法進行多目標優化計算，得到最佳的儲能設備選型方案；對已經選型后的儲能設備建立能量需求預測模型，建立在有限時段上的滾動優化策略；建立模糊控制器，建立船舶能量管理系統粒子群模糊控制器的控制規則庫，利用智能群體理論，即粒子群優化方法對模糊控制器進行優化。本發明通過合理的選擇各儲能設備的容量以及智能的控制能量的流向，提高船舶的經濟性能并延長電池的使用壽命。

技術領域

本發明涉及純電動船舶儲能裝置領域，具體涉及一種雙電型船舶的儲能設備的優化管理方法。

背景技術

近年來，各類儲能裝置如超級電容、蓄電池發展迅猛，性能有了大幅提升。其應用船舶已有相關案例。各類儲能裝置因其結構與原理的區別使其儲能特性不同，如超級電容放電快，但功率密度低；磷酸鐵鋰電池功率密度高，但承受放電電流能力有限，根據他們特性取長補短，構成復合能量存儲裝置，即雙電型，使其能夠更好的應對船舶的功率需求，也能延長儲能裝置的壽命。然而需要對二者進行較好的能量管理和優化，如何合理的使用儲能裝置，這對最大程度發揮儲能裝置特性以及延長其使用壽命、減少維護都有重要作用。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：提供一種雙電型船舶的儲能設備的優化管理方法，能夠合理的使用儲能設備，延長儲能設備使用壽命。

本發明為解決上述技術問題所采取的技術方案為：一種雙電型船舶的儲能設備的優化管理方法，其特征在于：它包括：

步驟一：儲能設備選型：

數據采集：根據目標船舶的典型工作循環得到船舶的功率及能量需求；收集各廠商磷酸鐵鋰電池、超級電容器、推進電機的規格參數，制成牽引表，從所述牽引表中獲得目標船舶的動力設備選型；

模型建立：以船舶能效指數與儲能設備價格為目標，搭建目標船舶整船的電力推進系統模型；所述整船電力推進模型包括換算油耗模型、電機模型和電池能量管理模型；

計算選型：將所述的功率及能量需求導入電力推進系統模型中，采用遺傳算法進行多目標優化計算，得到一組帕累托最優解，對應牽引表中的實際具體設備，得到最佳的儲能設備選型方案；

步驟二、能量管理：

對已經選型后的儲能設備，建立能量需求預測模型，根據船舶歷史的航行數據及智能交通系統提供的實時信息，預測船舶下一時段的功率需求；建立在有限時段上的滾動優化策略，到下一采樣時刻，根據船舶的實際功率需求，對船舶的模型的預測進行修正，然后再進行新的優化預測；

建立模糊控制器，將儲能設備的荷電狀態、功率需求、預測功率需求進行模糊化處理，形成輸入模糊變量，然后將各個輸入模糊變量傳送至模糊控制器；建立船舶能量管理系統粒子群模糊控制器的控制規則庫，利用智能群體理論，即粒子群優化方法對模糊控制器進行優化。

按上述方法，所述的功率及能量需求是根據目前與目標船舶同類型的工作船舶長時間工作統計得出的一組與時間相關的數據。

按上述方法，所述的磷酸鐵鋰電池、超級電容器的規格參數包括電池容量、電池單體重量、電池單體價格和充放電曲線；所述的推進電機的規格參數包括總安裝重量、效率特性曲線。

按上述方法，所述的遺傳算法的計算步驟包括：

1)定義兩個變量X1、X2，對這兩個變量進行實數編碼；

2)設置種群規模，根據約束條件產生初始種群；