[发明专利]一种纯电池动力船舶综合电力系统的能量管理策略及系统

说明书

本发明公开了一种纯电池动力船舶综合电力系统的能量管理策略及系统，包括步骤：1）采集纯电池动力船将要航行的航线信息、同类型同主尺度船舶的航行信息；2）计算不同静水航速下的推进轴功率值、不同静水航速下的浅水阻力对航速影响值、水流速度及潮水速度的影响值得到实际的航速与电池输出功率的对应关系；3）构建航速与电池输出功率关系模型；4）根据剩余最大可航行时间、剩余电池电量为目标优化设计剩余航段的航行方案。本发明通过航线与已有船舶航行情况调研、航速与电池输出功率关系模型构建、剩余航程航行方案优化，提高电池动力船舶的航行经济性和应对突发事件的能力。

技术领域

本发明涉及纯电池电动船能量管理技术领域，具体地指一种纯电池动力船舶综合电力系统的能量管理策略及系统。

背景技术

近年来，中国经济持续增长带动了水上运输货运量的快速增加，运输量增加的同时，船舶污染物和温室气体排放也显著增加，使得沿海和内河一些航线密级、船舶流量大的区域污染非常严重。为实现水运的绿色可持续发展，交通运输部以及地方政府相继出台了一系列纲领性文件，强调加强港口和船舶污染防治、推广应用新能源和清洁能源。船舶综合电力系统是实现我国绿色水运构想的核心技术。综合电力系统是将船舶所有一次能源统一转变成电能，并实现综合利用的新型动力系统，其由发电（和/或储能）、输配电、变配电、电力推进、能量管理等分系统组成。与当前柴油动力船相比，电池综合电力船在除实现零排放、超低噪声以外，还在经济性、能源综合利用效益、船舶智能化上具有显著优势。但相对于传统的机械推进船舶，纯电池动力船舶的初始采购成本较高，能量持续性不够强，无法像机械推进船舶那样一箱油可航行上千公里的距离，一般适合纯电池动力船舶的航程都在300km以下。为最小化单次航程的运行成本，保证能够在剩余电池容量下较快的到达目的地，并能够根据剩余电量进行航速和航行方案调节，实现对纯电池电动船舶的综合电力系统的进行能量优化调控。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，而提出一种纯电池动力船舶综合电力系统的能量管理策略及系统，能够根据剩余电量进行航速和航行方案调节，对纯电池电动船舶的综合电力系统进行能量优化调控。

为实现上述目的，本发明所设计的一种纯电池动力船舶综合电力系统的能量管理方法，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：

1）采集纯电池动力船将要航行的航线信息、同类型同主尺度船舶的航行信息；

2）计算不同静水航速下的推进功率值、不同静水航速下的浅水阻力对航速影响值、水流速度及潮水速度的影响值，得到实际的航速与电池输出功率的对应关系；

3）根据所述实际的航速与电池输出功率的对应关系构建航速与电池输出功率关系模型；

4）根据剩余最大可航行时间、剩余电池电量为目标优化设计剩余航段的航行方案，采用差分进化算法求解电池输出功率关系模型，实时更新电池输出功率，得到航行优化方案。

优选地，所述步骤2）的具体步骤为：得到不同典型静水航速[0,v_min,…,v_i,…v_max]下的推进功率

，v_min为航速最小值，v_max为航速最大值，v_i为航段i的航速，为船舶停泊时的电池推进功率、为电池最小推进功率、为电池动力船在航段i的推进功率、为电池最大推进功率，叠加浅水阻力对航速影响值、水流速度及潮水速度的影响值，计算得到不同航速下的电池输出功率

，为船舶停泊时的电池输出功率、为电池最小输出功率、为电池动力船在航段i的输出功率、为电池最大输出功率。