燃料电池船复合储能容量优化与配置经济性分析

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作者 李昕 张靖凯 +3 位作者 汤旭晶 黄江帆 石宇涵 杨祥国 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第3期55-64,共10页

复合储能系统可改善由船舶负载功率波动引起的燃料电池寿命损耗问题,但配置成本限制了其在燃料电池船上的广泛应用。为合理配置储能容量,使船舶动力系统设计具备长期的可靠性,提出了一种计及复合储能系统全寿命周期的容量优化配置方法... 复合储能系统可改善由船舶负载功率波动引起的燃料电池寿命损耗问题,但配置成本限制了其在燃料电池船上的广泛应用。为合理配置储能容量,使船舶动力系统设计具备长期的可靠性,提出了一种计及复合储能系统全寿命周期的容量优化配置方法。在构建各电源系统模型的基础上,建立包括购置成本、维护成本、置换成本和能耗成本的复合储能系统全寿命周期成本模型,并采用雨流计数法来评估储能的置换成本。最后依据“Alsterwasser”号燃料电池船的典型功率需求数据,以储能设备的容量参数、燃料电池的输出功率和电源系统的运行参数为优化变量,采用灰狼优化算法进行求解。通过不同储能类型和优化目标下的配置方案对比,验证了所提方法的经济性。 展开更多

关键词 燃料电池船 复合储能系统 容量优化配置 全寿命周期成本 灰狼优化算法

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基于延边三角形接法的24脉波移相变压器设计与电磁特性分析

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作者 孙玉伟 林佶 +1 位作者 汤旭晶 袁成清 《船海工程》 北大核心 2024年第4期48-53,共6页

针对核心设备24脉波移相变压器,从移相原理出发进行设计,并建立场路耦合模型对电磁设计和绕组短路力进行核算,其中关键设计参数移相角与理论值最大偏差仅为0.53%。在此基础上加工实验样机进行实验,移相角度偏差最大仅为0.2°。综合... 针对核心设备24脉波移相变压器,从移相原理出发进行设计,并建立场路耦合模型对电磁设计和绕组短路力进行核算,其中关键设计参数移相角与理论值最大偏差仅为0.53%。在此基础上加工实验样机进行实验,移相角度偏差最大仅为0.2°。综合仿真与实验结果,24脉波移相变压器设计有效,且场路耦合模型适用于多脉波移相变压器的电磁仿真。 展开更多

关键词 移相变压器 电磁设计 场路耦合 短路力

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基于MPC的船用光储发电系统平抑策略

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作者 张仲泽 汤旭晶 +3 位作者 郭威 汪恬 胡浩帆 张卫国 《中国航海》 CSCD 北大核心 2024年第4期146-154,共9页

为有效抑制船用光伏输出功率的波动性,提高光伏在船舶电网中的渗透率,文章在储能模块平抑光伏功率波动的场景下,以“中远腾飞”轮为研究对象,将模型预测控制(MPC)理论应用于船用光储发电系统研究中,利用储能充放电实现双向功率控制。首... 为有效抑制船用光伏输出功率的波动性,提高光伏在船舶电网中的渗透率,文章在储能模块平抑光伏功率波动的场景下,以“中远腾飞”轮为研究对象,将模型预测控制(MPC)理论应用于船用光储发电系统研究中,利用储能充放电实现双向功率控制。首先建立船用光储发电系统模型,设计提升储能电池出力水平的MPC策略;其次在MATLAB中搭建仿真模型,仿真结果表明MPC可以在有效提升控制精度的同时平抑光伏并网波动,实现了电池在船舶电力系统充放电过程中的控制优化;最后分析了储能电池容量对于平抑效果的影响,得出MPC使储能模块对于不同渗透率的光伏均能实现平抑的结论,为高渗透率光伏发电系统在船舶上的应用与发展提供了一种解决方案。 展开更多

关键词 船舶电网 光伏 储能电池 模型预测控制

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船舶中速柴油主机遥控系统的研制 被引量：10

4

作者 汤旭晶 李鹤鸣 +3 位作者 金华标 喻方平 彭和平 周天宝 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 北大核心 2003年第5期625-628,共4页

介绍了新研制的一套以可编程序控制器 ( PLC)为控制核心的船舶中速柴油主机遥控系统 .该系统具有成本低、可靠性高、可维性好等特点 ,通过文本编辑器对系统设置的参数进行修改 ,即可适用于不同型号。

关键词 无人机舱 中速柴油机 主机遥控 PLC 船舶

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基于虚拟同步发电机的船舶光伏并网逆变控制策略 被引量：7

5

作者 汤旭晶 喻航 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 严新平 邱爰超 《中国航海》 CSCD 北大核心 2018年第1期28-33,共6页

在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchrono... 在船舶电力系统中集成并网型太阳能光伏系统,当传统恒功率(PQ)控制策略光伏逆变器与船舶电站并联运行时,存在惯性小、阻尼低且不易实现光伏能量合理调度等问题。针对PQ控制策略存在的缺陷,提出一种基于虚拟同步发电机(Virtual Synchronous Generator,VSG)的光伏并网逆变控制策略,在控制算法中引入功-频下垂特性和虚拟转动惯量,使并网逆变器具有与同步发电机相似的输出下垂特性及惯性阻尼;利用PSCAD/EMTDC建立船舶光伏电-船电并网电力系统仿真模型,分别对PQ和VSG模式下的电网频率/电压波动、光伏并网逆变器和同步发电机组承担的有功功率/无功功率进行分析,研究系统参数的暂态变化。结果表明:采用VSG控制策略能有效抑制系统频率波动,实现光伏并网功率的自动调节,并显著提高电网的稳定性。 展开更多

关键词 船舶 光伏系统 并网 虚拟同步发电机 下垂控制

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基于超级电容的船用光伏并网系统功率控制 被引量：4

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作者 汤旭晶 刘雄航 +2 位作者 孙玉伟 邱爰超 袁成清 《中国航海》 CSCD 北大核心 2021年第1期94-99,共6页

针对光伏并网系统输出功率的间歇性和随机性会降低船舶电力系统运行稳定性的问题,采用超级电容作为储能,使船用光伏并网功率平缓输出。分析超级电容特性和光伏系统的构成,建立光伏电池阵列和基于扰动观察法的输出最大功率点追踪(Maximum... 针对光伏并网系统输出功率的间歇性和随机性会降低船舶电力系统运行稳定性的问题,采用超级电容作为储能,使船用光伏并网功率平缓输出。分析超级电容特性和光伏系统的构成,建立光伏电池阵列和基于扰动观察法的输出最大功率点追踪(Maximum Power Point Tracking,MPPT)控制模型,由超级电容和双向DC/DC变换器构成功率调节装置吸收或补偿功率突变,采用恒功率控制策略控制并网逆变器输出。通过调整辐照度进行仿真试验,并搭建试验平台验证,研究结果表明:在船用光伏并网系统中接入超级电容可平滑光伏输出功率,能有效抑制电网频率和相电压的波动,提高船用光伏并网电力系统的稳定性。 展开更多

关键词 船用光伏并网系统 超级电容 双向DC/DC 功率控制

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VDR音频采集记录子系统的研究 被引量：1

7

作者 汤旭晶 黎庶 +2 位作者 金华标 崔秀芳 喻方平 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2005年第4期610-612,共3页

介绍了根据中国船级社《船载航行数据记录仪检验指南》而设计的VDR音频采集记录子系统.主要由混音电路板、多通道语音采集卡和传声器功能自检模块组成,系统实现语音信号采集、编码、压缩后,由主控制器控制音频数据存储至受保护的存储单... 介绍了根据中国船级社《船载航行数据记录仪检验指南》而设计的VDR音频采集记录子系统.主要由混音电路板、多通道语音采集卡和传声器功能自检模块组成,系统实现语音信号采集、编码、压缩后,由主控制器控制音频数据存储至受保护的存储单元,并定时对语音通道进行自检,若发生故障,则通过报警模块显示报警. 展开更多

关键词 航行数据记录仪 VDR 混音 编码/解码

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惰性气体发生系统(IGS)的PLC控制 被引量：2

8

作者 汤旭晶 王克 +1 位作者 徐合力 李鹤鸣 《船舶》 北大核心 2001年第6期61-63,共3页

本文介绍一套基于可编程序控制器 (PL C)的惰性气体发生系统。文中详细介绍了惰性气体发生系统的流程图 ,主要硬件电路结构和软件的设计。从近一年的使用结果表明 ,该系统操作方便 ,可靠性高 。

关键词 惰性气体发生系统 IGS PLC 可编程序控制器 船舶运输

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轮机工程专业电气自动化综合实验设计 被引量：4

9

作者 汤旭晶 黎庶 +1 位作者 陈汛平 杨建国 《航海教育研究》 2009年第1期67-68,79,共3页

针对轮机工程电气自动化教学的现状,就在轮机综合实验室实践教学中如何开展电气自动化综合实验做了一些尝试和探索。实践证明,综合实验加深了学生对轮机自动化系统的总体认识,提高了学生综合分析问题的能力。

关键词 轮机工程 船舶电气自动化 综合实验

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基于MODBUS协议的主机遥控系统研究 被引量：2

10

作者 汤旭晶 苗凤林 《船海工程》 北大核心 2005年第4期30-32,共3页

针对MANB&W6L16/24柴油机基本模块支持MODBUS通讯的功能,设计了一套基于MODBUS协议的可编程序控制器(PLC)主机遥控系统,具有结构简单、功能齐全,配置灵活,可扩展、成本低等特点。

关键词 无人机舱 中速柴油机 主机遥控 MODBUS PLC

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基于PLC的中速主机遥控装置研制 被引量：1

11

作者 汤旭晶 薛培红 +2 位作者 李鹤鸣 王勤鹏 杨建国 《造船技术》 2009年第2期17-19,共3页

该遥控装置以可编程序控制器(PLC)为控制核心,适用于单转向中速柴油主机带倒顺离合器齿轮箱的船舶主推进操纵系统。系统以主机调速器转速控制为内环,遥控装置转速控制为外环,组成了双闭环转速控制,改善了液压调速器的静态偏差,提高了系... 该遥控装置以可编程序控制器(PLC)为控制核心,适用于单转向中速柴油主机带倒顺离合器齿轮箱的船舶主推进操纵系统。系统以主机调速器转速控制为内环,遥控装置转速控制为外环,组成了双闭环转速控制,改善了液压调速器的静态偏差,提高了系统调节的快速性和抗扰动能力。齿轮箱换向时对螺旋桨艉轴转向和转速进行鉴别及逻辑比较,确保主机不熄火。装置结构简单,通用性好,操纵和故障自检功能完善,能与航行参数记录仪(VDR)按IEC61162-1协议串行通讯。 展开更多

关键词 机舱自动化 主机遥控 双闭环转速控制

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船用辅锅炉的 PLC 控制

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作者 汤旭晶 戴忠 +1 位作者 喻方平 李鹤鸣 《武汉造船》 1998年第3期41-43,共3页

用ＰＬＣ作为控制单元，实现对船用辅锅炉燃烧器管理和燃烧过程负荷控制，有效地提高系统可靠性。

关键词 PLC 船用 辅锅炉 燃烧器 蒸汽锅炉

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大型滚装船船电-光伏并网系统构建及电能质量分析 被引量：14

13

作者 袁成清 张彦 +2 位作者 孙玉伟 汤旭晶 严新平 《中国航海》 CSCD 北大核心 2014年第3期21-24,84,共5页

随着绿色船舶和新型船体设计概念不断被推广,将光伏系统与船舶电力系统进行并网运行成为未来船舶发展的方向。为了给大型远洋船舶光伏并网发电系统的设计和应用提供依据,以适宜搭建光伏阵列的大型滚装船为研究对象,构建一种船电-光伏并... 随着绿色船舶和新型船体设计概念不断被推广,将光伏系统与船舶电力系统进行并网运行成为未来船舶发展的方向。为了给大型远洋船舶光伏并网发电系统的设计和应用提供依据,以适宜搭建光伏阵列的大型滚装船为研究对象,构建一种船电-光伏并网系统,对该系统的构建流程和系统结构进行详细阐述,并根据大型滚装船船电-光伏并网系统的特点,对电能质量问题及影响因素进行分析。研究成果可为大型远洋船舶光伏并网发电系统的设计和应用提供参考依据。 展开更多

关键词 船舶工程 大型滚装船舶 光伏系统 并网 电能质量

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光伏渗透率对船舶光伏系统电能质量的影响 被引量：7

14

作者 邱爰超 袁成清 +2 位作者 孙玉伟 汤旭晶 严新平 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第9期1532-1538,共7页

为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况... 为了研究光伏渗透率对船舶并网光伏电力系统电能质量的影响,采用PSCAD/EMTDC软件平台参照远洋滚装船"中远腾飞"轮并网型光伏系统进行电力系统建模仿真研究,并设定8个不同等级光伏渗透率,对比分析光伏并网切入和离网切出工况对并网电力系统暂态的电能质量。光伏并网切入对电力系统电压和频率的扰动作用显著强于其离网切出过程,且随着光伏渗透率的提高呈增长趋势。研究结果表明:该研究工作对于深入探索光伏系统与船舶电力系统并联运行的临界条件、暂态和静态稳定性以及整个电力系统的可靠性具有重要的理论指导价值。 展开更多

关键词 船舶工程 绿色船舶 船舶电力系统 光伏系统 电能质量 PSCAD/EMTDC 电压偏差 频率偏差 最大单次谐波含量 总畸变率

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离/并网一体光伏系统在5000 PCTC远洋汽车滚装船上的应用 被引量：5

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作者 孙玉伟 严新平 +3 位作者 袁成清 汤旭晶 邱爰超 郭畅 《中国航海》 CSCD 北大核心 2017年第3期25-29,共5页

对比离网型太阳能光伏系统与并网型太阳能光伏系统在船舶电力系统中集成应用上存在的技术差异,以5 000 PCTC汽车滚装船为应用对象,设计一套采用大容量锂电池储能的离/并网一体化船基太阳能光伏系统。实船测试结果表明:该系统能实现在不... 对比离网型太阳能光伏系统与并网型太阳能光伏系统在船舶电力系统中集成应用上存在的技术差异,以5 000 PCTC汽车滚装船为应用对象,设计一套采用大容量锂电池储能的离/并网一体化船基太阳能光伏系统。实船测试结果表明:该系统能实现在不同模式之间稳定切换运行,离/并网运行条件下测定的逆变器交流端输出电能的质量满足船级社相关规范的要求。 展开更多

关键词 船舶 船舶电力系统 光伏系统 离网 并网

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24脉波移相整流变压器技术研究综述 被引量：7

16

作者 孙玉伟 潘天雄 +3 位作者 严新平 袁成清 汤旭晶 潘鹏程 《武汉理工大学学报（交通科学与工程版）》 2019年第3期438-442,共5页

在解决大功率电力系统整流谐波问题方面,多脉波整流技术因其谐波抑制率高、设备成本低和运行可靠性高而具有显著优势.然而,随着电力系统的谐波控制标准不断提升,特别是在解决城市轨道交通直流牵引供电系统谐波方面,传统的12脉波整流器... 在解决大功率电力系统整流谐波问题方面,多脉波整流技术因其谐波抑制率高、设备成本低和运行可靠性高而具有显著优势.然而,随着电力系统的谐波控制标准不断提升,特别是在解决城市轨道交通直流牵引供电系统谐波方面,传统的12脉波整流器难以有效解决输出高品质稳定直流电的问题.在介绍24脉波整流技术的原理及分类的基础上,分别就基于隔离型、自耦型、直线式和圆形变压器的24脉波整流器移相变换原理、拓扑结构及性能特点进行了对比分析,探讨了柱式、直线式和圆形移相变压整流器在铁磁结构、绕组布设和匝数计算等方面的差异. 展开更多

关键词 24脉波整流器 谐波 自耦变压器 圆形变压器 直线式变压器

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应用可编程序控制器的船舶主机遥控系统设计 被引量：10

17

作者 喻方平 汤旭晶 +1 位作者 李鹤鸣 陈智君 《船海工程》 2001年第6期22-24,共3页

介绍一种应用可编程序控制器实现的船舶主机遥控的系统结构及其功能特点。系统适用于不可反转柴油机带顺倒车离合器推进装置的遥控 ,可以替代同类进口产品。对于主机遥控系统的国产化 。

关键词 船舶 主机遥控 可编程序控制器 PLC

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并网型交直交电源对船舶电力系统暂态稳定性影响的仿真分析 被引量：1

18

作者 孙玉伟 刘勇 +2 位作者 吴健 袁成清 汤旭晶 《上海海事大学学报》 北大核心 2023年第4期104-110,共7页

为解决故障扰动对集成并网型交直交电源的船舶电力系统暂态稳定性的不确定性影响问题,在电力系统计算机辅助设计(power system computer aided design,PSCAD)软件中构建集成并网型交直交电源的船舶交直流混联电力系统仿真模型,以电力系... 为解决故障扰动对集成并网型交直交电源的船舶电力系统暂态稳定性的不确定性影响问题,在电力系统计算机辅助设计(power system computer aided design,PSCAD)软件中构建集成并网型交直交电源的船舶交直流混联电力系统仿真模型,以电力系统电压、频率以及功角稳定理论为基础,探讨短路故障和突变负载扰动时的电力系统特征参数变化规律,分析短路故障和突变负载扰动时虚拟惯量对系统频率稳定性的支撑作用。结果表明:短路时的系统特征参数变化更剧烈,突变负载扰动时的电压波动为短路时的18.2%;突变负载扰动时虚拟同步发电机(virtual synchronous generator,VSG)控制策略下功率仅需1.1 s稳定,恒功率控制策略下始终不稳定;当虚拟惯量为2 kg·m 2时VSG控制策略能够为系统提供-1.750~2.297 kW的惯量支撑功率。该研究结果可为并网型交直交电源在船舶电力系统中的应用提供理论指导。 展开更多

关键词 船舶电力系统 并网型交直交电源 暂态稳定性 虚拟同步发电机 虚拟惯量

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集成超临界二氧化碳布雷顿循环发电装置的船舶电力系统暂态稳定性分析 被引量：1

19

作者 孙玉伟 吴健 +2 位作者 刘勇 袁成清 汤旭晶 《上海海事大学学报》 北大核心 2022年第1期104-113,共10页

针对在船舶电站中集成超临界二氧化碳布雷顿循环(supercritical CO_(2)Brayton cycle,S-CO_(2)BC)发电装置导致的船舶电力系统暂态稳定性不明确问题,采用整体等效建模方法构建以某一容量为9400 TEU的集装箱船为原型的中压电力系统仿真... 针对在船舶电站中集成超临界二氧化碳布雷顿循环(supercritical CO_(2)Brayton cycle,S-CO_(2)BC)发电装置导致的船舶电力系统暂态稳定性不明确问题,采用整体等效建模方法构建以某一容量为9400 TEU的集装箱船为原型的中压电力系统仿真模型。通过以负荷静态特性为基础的频率约束法确定S-CO_(2)BC发电装置的渗透率理论限值,研究不同渗透率等级下发生三相短路故障和负荷突变时发电机组输出功率、相对功角、母线电压和电网频率等特征参数的变化规律,分析渗透率因素与电网发生电压失稳或功角失稳的内在关系。研究结果表明:S-CO_(2)BC发电装置并网会降低船舶电力系统暂态稳定性,当渗透率小于理论限值20.26%时,相对功角和母线电压最大瞬时偏差范围分别为1.37%~2.68%和1.23%~1.85%;当渗透率越限后,电网将发生功角或电压失稳。 展开更多

关键词 船舶工程 热能发电技术 超临界二氧化碳 船舶电力系统 渗透率 暂态稳定性

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计及电池全寿命周期的船舶复合储能多目标容量配置研究 被引量：5

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作者 冯龙祥 汤旭晶 +3 位作者 李昕 袁裕鹏 孙玉伟 袁成清 《中国航海》 CSCD 北大核心 2023年第1期30-38,共9页

混合动力船舶通过合理配置各动力源容量可有效提高储能系统利用率,提升航运经济性。针对特定船舶典型工况下的实际负载功率曲线,分别利用平均值法和基于频谱分析的低通滤波法求得船舶动力源各参考功率值。在考虑电池全寿命周期成本的基... 混合动力船舶通过合理配置各动力源容量可有效提高储能系统利用率,提升航运经济性。针对特定船舶典型工况下的实际负载功率曲线,分别利用平均值法和基于频谱分析的低通滤波法求得船舶动力源各参考功率值。在考虑电池全寿命周期成本的基础上,建立以储能系统总成本和总质量最优的双目标函数,确定以储能元件型号与串并联数量为决策变量,在满足系统峰值功率和最大能量等约束条件下,利用第二代非支配排序遗传算法对复合储能系统进行最优容量配置。算例分析的结果验证了复合储能系统多目标优化模型的正确性以及其较纯电池储能在成本和质量方面的优越性。 展开更多

关键词 混合动力船舶 低通滤波 全寿命周期 多目标优化 容量配置

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