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基于光柴储船舶微网功率分配策略研究
| 论文题名： | 基于光柴储船舶微网功率分配策略研究 |
| 关键词： | 船舶微网;光伏电池;锂电池;柴油发电机;功率分配策略;建模仿真 |
| 摘要： | 世界经济快速发展的同时，化石能源枯竭和环境污染问题日益突出，利用新能源替代传统化石能源是公认解决能源和环境问题的有效途径之一。面对作为世界贸易的主要交通运输工具的船舶所消耗大量的化石能源并产生环境污染问题，如何将太阳能、风能等新能源应用于船舶上对未来船舶行业的发展具有重要的现实意义。目前，风能在船舶上的主要利用形式为风帆助力，太阳能主要是通过光伏发电被利用。然而，仅仅依靠太阳能等新能源并不能满足船舶电力系统的要求，必须通过增加柴油发电机组和储能系统构建船舶微网。由于微网中微电源种类繁多且发电特性差异较大，为了实现船舶在不同工况下供电稳定和可靠，必须对各微电源进行合理调度。因此，本文针对一类由柴油发电机、光伏电池和锂电池组成的船舶微网，研究相应的功率分配策略，使静态情况下提高可再生能源的利用率和延长设备的使用寿命以及动态情况下减小系统的频率波动。具体研究内容如下: 首先，分析柴油发电机、光伏电池、锂电池的工作原理推导出其数学模型，在Matlab/Simulink仿真环境下搭建仿真模型。 其次，对逆变器接口控制策略进行建模仿真。根据各微电源的输出特性及微网运行要求，逆变器采用PQ（恒功率）控制和Droop（下垂）控制。对PQ控制和Droop控制的工作原理进行分析，并对两种控制方式建模仿真。 然后，提出了基于光柴储船舶微网的功率分配策略。在静态情况下，将微网运行状态划分为光储和光柴储两种运行模式，并对两种运行模式下各微电源输出功率进行合理规划。针对光柴储运行模式下，分析了负载突变时系统频率发生波动原因，由此提出了基于电流前馈和模糊控制的储能动态能量调度策略。设计了储能系统的能量调度策略，实现对各微电源在静态和动态情况下的功率分配。 最后，根据微电源和逆变器仿真模型，搭建整个船舶微网仿真系统。对所提出的静态功率分配策略和动态功率分配策略进行仿真验证。 |
| 作者： | 王文斌 |
| 专业： | 船舶与海洋工程 |
| 导师： | 俞万能 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 集美大学 |
| 学位年度： | 2018 |
| 正文语种： | 中文 |
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