插电式混合动力船舶的模拟分析及其航行性能研究
作者单位：大连海事大学
学位级别：硕士
授予年度：2021年
学科分类：08[工学] 0824[工学-船舶与海洋工程] 082401[工学-船舶与海洋结构物设计制造]
主 题：储能 插电式混合动力 MATLAB/Simulink软件 太阳电池板 推进力
摘 要：本文主要研究插电式混合动力船舶及其航行性能,这类船的主要能源是光伏系统和由电池和超级电容器组成的混合储能系统。本研究以玛莎女王一号(Masha Queen I)油轮作为研究对象,在MATLAB/Simulink工作环境下开发了该船的能耗模型,利用其特性来模拟插电式混合动力推进系统,并以大连港到烟台港的过程作为航线分析其航行性能,来计算该航线下“玛莎女王一号油轮所耗的燃料以及其二氧化碳排放量的问题。该船舶产生的二氧化碳排放量的能效设计指数(EEDI)的计算表明:“玛莎女王一号所产生的二氧化碳排放量和所消耗的燃料都非常高,在这种情况下,插电式混合推进系统可以视为一种减少燃料消耗以及排放的解决方案本。文对这种复杂的插电式混合动力推进系统进行了模拟,所获得的结果表明,本研究开发的插电式混合动力推进系统的模型可以很好地响应本文中提出的各种目标,证明了将该船舶的推进系统变为插电式混合动力推进的系统是可行的。该模型能够预测船舶的性能;不仅包括螺旋桨模型,发动机模型,储能系统模型,光伏模型和电动机模型等多种子模型;而且考虑到了多种操作模式(启动,正常驾驶和强加速,制动,蓄电池/超级电容器的充放电)的机械和电气系统;模型中船舶的动态特性(加速度,速度)与现实情况非常接近。通过本文研究模型的结果,可令玛莎女王一号轮的二氧化碳的排放量以及其燃料消耗显著降低。此外,本研究中所提出的管理系统能够对能源进行无需人工干预的高效管理。本文建立的模型显示出了MATLAB/Simulink软件的工具在模拟复杂的机电系统时的适用性。该系统提供了对船舶产生的排放物的有价值的预测,可用于对海洋环境的保护。最后,本文将存储系统(电池/超级电容器)模型化,通过存储足够的能量来辅助船舶推进,在节能方面提供了不少优势。
同方学位论文库