全電驅(qū)船舶電網(wǎng)能量優(yōu)化管理策略研究.pdf

1、全電驅(qū)船舶電網(wǎng)能量優(yōu)化管理策略研究重慶大學碩士學位論文（專業(yè)學位）學生姓名：姚池指導(dǎo)教師：陳民鈾教授學位類別：工程碩士（電氣工程領(lǐng)域）重慶大學電氣工程學院二O一七年五月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要航運業(yè)每年消耗大量能源，積極推行新技術(shù)，提高船舶運行效率、實現(xiàn)節(jié)能減排目標具有重大的現(xiàn)實意義。隨著新能源發(fā)電、人工智能和電力電子等技術(shù)的快速發(fā)展，全電驅(qū)新能源船舶成為航運業(yè)實現(xiàn)節(jié)能減排和提升船舶操作性能的重要途徑。遠洋航行中，船舶負荷隨著

2、運行狀態(tài)的變化而存在一定的波動，同時引入的新能源，在復(fù)雜的海洋環(huán)境中也會對電網(wǎng)造成沖擊。針對全電驅(qū)新能源船舶電網(wǎng)這一特點，本文以實際運行的全電驅(qū)光柴儲船舶為研究對象，圍繞該船舶電網(wǎng)在航程中的能量管理進行研究。具體的研究工作可概括為以下幾個方面：①本文對實際運行的全電驅(qū)光柴儲船舶進行研究，對其負載、航線、運行工況等進行了詳細分析。通過對船舶不同航行狀態(tài)下各負載設(shè)備使用概率和功率的具體分析，提出了基于統(tǒng)計思想，產(chǎn)生負荷功率并對負荷分布進行傅

3、里葉級數(shù)擬合的方法，建立了負荷概率分布函數(shù)。再利用GeoModelSolar公司氣象站數(shù)據(jù)，提出利用對數(shù)正態(tài)分布函數(shù)對全航程太陽輻射分布進行分析，建立了全航程每小時太陽輻射強度概率分布函數(shù)。②建立了含柴油、光伏、儲能的船舶電網(wǎng)模型。為充分考慮航程中天氣和負荷波動的影響，本文提出對全航程太陽輻射和負荷各種隨機場景建立以船舶經(jīng)濟性指標和CO2排放指標為目標的儲能優(yōu)化模型并求取儲能容量，通過加權(quán)計算所有隨機場景儲能容量得到系統(tǒng)最優(yōu)儲能容量配置

4、。再利用全電驅(qū)船舶動力負荷與航速的關(guān)系，建立了船舶一天航行的能量管理模型，合理安排船舶的航行速度和柴油機出力。③利用切片抽樣方法對概率分布函數(shù)抽樣，得到了大量全航程隨機場景。為了縮短計算時間，本文提出一種聚類隨機優(yōu)化方法：通過聚類算法將得到的隨機場景簡化為能代表所有隨機場景特征的聚類中心，再利用聚類中心計算儲能容量。但是現(xiàn)有聚類算法在高維數(shù)據(jù)的表現(xiàn)中很不理想，針對文章中的高維船舶數(shù)據(jù)，本文對現(xiàn)有算法進行改進，提出了多階段自適應(yīng)聚類算法（

5、AdaptiveMultiClusteringAlgithm，AMCA）。經(jīng)過性能測試以及與點估計法計算結(jié)果進行對比，證明AMCA算法的聚類效果理想，能大大縮短問題的求解時間。④針對建立的儲能容量優(yōu)化模型，利用多目標粒子群算法（MultiObjectiveParticleSwarmOptimization，MOPSO），將各聚類中心數(shù)據(jù)代入模型進行求解，加權(quán)求和得到最優(yōu)儲能容量。通過與未配置儲能系統(tǒng)的船舶對比，本文驗證了優(yōu)化的儲能系統(tǒng)能