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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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

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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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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：4

4

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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新能源船舶复合储能技术发展现状与展望 被引量：1

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作者 冯龙祥 汤旭晶 +3 位作者 袁成清 唐金锐 殷华兵 孙玉伟 《哈尔滨工程大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期1453-1464,共12页

针对航运业的污染物排放问题,明确复合储能技术的研究现状及趋势,本文从储能技术特点与实船应用方面开展分析,阐述复合储能在拓扑架构、能量管理与容量优化配置3个层面的优缺点。认为改进型半主动式拓扑架构能均衡复合储能多性能指标,... 针对航运业的污染物排放问题,明确复合储能技术的研究现状及趋势,本文从储能技术特点与实船应用方面开展分析,阐述复合储能在拓扑架构、能量管理与容量优化配置3个层面的优缺点。认为改进型半主动式拓扑架构能均衡复合储能多性能指标,能量管理策略将向着多目标优化控制与多策略协同工作的方向发展,容量优化配置以多目标联合优化为重要发展趋势。 展开更多

关键词 新能源船舶 复合储能 储能技术 锂电池 超级电容 拓扑架构 能量管理 容量优化配置

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船舶中速柴油主机遥控系统的研制 被引量：10

6

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

7

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

8

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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基于PROFIBUS-DP总线的风力送丝风速平衡控制系统设计 被引量：3

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作者 汤旭晶 李鹤鸣 +2 位作者 喻方平 余振安 候忠平 《制造业自动化》 北大核心 2005年第8期60-62,共3页

在分析卷烟厂风力送丝工艺原理和测量实际送丝风速的基础上,提出改造风速平衡控制系统的必要性,并介绍了所设计的基于PROFIBUS-DP现场总线风力送丝风速平衡控制系统硬件组成及控制策略。该系统已在卷烟厂投入生产,运行可靠,取得了很好... 在分析卷烟厂风力送丝工艺原理和测量实际送丝风速的基础上,提出改造风速平衡控制系统的必要性,并介绍了所设计的基于PROFIBUS-DP现场总线风力送丝风速平衡控制系统硬件组成及控制策略。该系统已在卷烟厂投入生产,运行可靠,取得了很好的效果。 展开更多

关键词 风力送丝 现场总线 PROFIBUS CONTROLNET PLC

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铜铬系合金研究和发展现状 被引量：2

10

作者 刘劲松 汤旭晶 +2 位作者 王松伟 宋鸿武 张士宏 《铜业工程》 CAS 2023年第4期39-51,共13页

铜及铜合金材料广泛应用于电子信息、电气控制、电力传输及轨道交通等领域,随着科技进步和社会发展,对高强度、高导电同时兼备耐热、耐蚀、抗应力松弛等高性能铜合金材料的需求十分迫切。目前,铜铬系合金被认为是综合性能最优异的铜合... 铜及铜合金材料广泛应用于电子信息、电气控制、电力传输及轨道交通等领域,随着科技进步和社会发展,对高强度、高导电同时兼备耐热、耐蚀、抗应力松弛等高性能铜合金材料的需求十分迫切。目前,铜铬系合金被认为是综合性能最优异的铜合金之一。本文简要回顾了铜铬系合金的发展历史,总结了其应用现状,重点探讨了稀土元素以及Hf,Ag,Ti,In,Mg,Zr和Sn的添加对铜铬系合金组织及性能的影响规律,并按照单一元素添加、复合元素添加、稀土元素添加的方式,分别讨论了稀土元素以及Ti,Mg,Mg与Si,Ni与Si等对铜铬锆合金组织和性能的影响。通过对文献的整理发现,微量合金元素的添加可明显改善铜铬合金强度与导电匹配性,并提高合金抗软化温度。此外,添加多元微量元素对性能的提升要优于单一元素,若匹配以合适的变形加工和热处理工艺,更易获得理想材料。今后,可以在铜铬锆合金基础上添加稀土元素,找到适宜的添加量以达到在最大化提高强度与抗软化温度的同时最小化影响其导电率。 展开更多

关键词 CU-CR合金 CU-CR-ZR合金 导电率 抗拉强度 微合金化 稀土元素

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VDR音频采集记录子系统的研究 被引量：1

11

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

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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

13

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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PROTOS 70卷接机组主电机交流伺服系统改造 被引量：4

14

作者 汤旭晶 江志凌 +2 位作者 胡业伟 毛杰 林云飞 《烟草科技》 EI CAS 北大核心 2005年第8期19-20,共2页

针对PROTOS70卷烟机的工作特点,采用交流伺服系统替代原直流调速主驱动系统,实现交流化改造,同时改用电气制动取代原机组的气囊刹车系统。

关键词 PROTOS 70卷接机组 交流伺服系统 制动电阻

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拉线放卷恒张力控制系统的研究 被引量：10

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作者 汤旭晶 戴忠 +1 位作者 俞忠明 江志凌 《电气传动自动化》 2006年第1期34-35,48,共3页

GD4350CH小包透明卷烟包装机生产中由于拉线放卷张力波动较大,易出现拉线褶皱现象.在对原系统进行分析与研究后,提出利用交流伺服技术改造放卷控制系统,在转速跟随过程中加入张力闭环调节,通过改变放卷速度使张力保持恒定。

关键词 张力控制 拉线 交流伺服 制动电阻

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基于MODBUS协议的主机遥控系统研究 被引量：2

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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

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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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船舶余热利用sCO_2布雷顿循环发电技术综述 被引量：13

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作者 严新平 王佳伟 +3 位作者 孙玉伟 袁成清 汤旭晶 耿海鹏 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期939-946,共8页

在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动... 在船舶动力系统能量转换和利用过程中,实现烟气余热的最大效率回收是降低船舶能效设计指数(EEDI)的有效途径。超临界二氧化碳(sCO_2)发电系统在船舶余热循环利用方面所具有的技术优势已引起全球船舶行业的高度关注,而如何将其与船舶动力系统有机集成并实现高效、稳定联合循环运行发电,正是当前制约该新型技术实船应用的瓶颈。概述了sCO_2布雷顿循环发电的基本原理、典型技术特点及循环结构,分析了国内外研究机构针对sCO_2发电系统在船舶余热循环利用方面的研究现状,探讨了现阶段面向船舶主机余热发电工程化应用所存在的关键技术问题,从而为推进sCO_2布雷顿循环发电技术在船舶烟气余热回收利用领域的基础理论研究和工程方案设计提供理论参考。 展开更多

关键词 超临界二氧化碳 布雷顿循环 发电系统 船舶 余热回收 能效设计指数

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新能源船舶混合储能系统关键技术问题综述 被引量：28

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作者 孙玉伟 胡克容 +3 位作者 严新平 汤旭晶 袁成清 潘鹏程 《中国造船》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期226-236,共11页

电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电... 电力电子变换技术的不断进步为风能、太阳能和燃料电池等新能源技术在船舶中的应用起到了积极的推动作用,为平抑分布式发电装置间歇性和随机性电能输出与不同运行工况下船舶电气负荷持续稳定电能需求之间的矛盾,储能系统在新能源船舶电力系统的电源能量中继和功耗动态平衡过程中的调控作用显得尤为重要。特别是,储能系统必须同时具备高功率密度和高能量密度的特点,才能满足船舶电力系统中大功率异步电机频繁启动和电气负荷长时间不间断运行的需求。论文介绍了典型储能技术的技术特点,着重探讨集成蓄电池-超级电容的典型混合储能系统,对比分析了无源式和有源式混合储能系统结构的技术差异;从适用电网的不同运行模式(离网型和并网型)和不同优化策略(目标和方法)的角度,分别论述了混合储能系统的容量优化配置问题的解决途径;在此基础上,从能量型与功率型储能元件的匹配控制环节和变流器的运行控制环节,解析了混合储能系统的协调运行控制技术发展现状。 展开更多

关键词 新能源船舶 混合储能 系统构架 容量配置 协调控制

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