船舶在运行过程中会消耗大量的能源。随着人们对能源问题和燃油经济性问题的日益关注,提高船舶运行效率对实现节能减排目标具有重大的现实意义。电力电子和储能技术的迅速发展,使船舶动力系统的形式更加多样化,其中将储能元件应用在传统的电力推进形式的船舶中构成的船舶混合电力推进系统,结合了储能技术和电力推进技术的优势,是航运业实现节能减排和提升船舶操作性能的重要途径。因此如何应用储能元件、设计合理、高效的能量控制策略,成为了船舶混合推进领域的研究热点之一。本文以典型的船舶混合电力推进系统为研究对象,对能量优化控制的问题进行了深入的研究。首先针对该混合电力推进系统的结构进行系统能量分析。对柴油发电机的燃油消耗特性进行研究,并考虑了同步发电机的功率损耗问题。此外对储能系统的动态特性研究中,分别建立锂电池和超级电容的数学模型,通过研究其充放电特性,分析各自的适用工况,并建立了储能系统的功率损耗模型。根据对混合电力推进系统中的负载功率的分析,确定引起柴油机燃油消耗率变化的原因,在此基础上,结合锂电池和超级电容的不同工作特性,提出一种适用于船舶混合电力推进系统的能量优化控制策略。该策略通过应用低通滤波算法的原理,利用超级电容对负载功率的波动进行平抑,减小功率波动对船舶的影响;同时提出最小化燃油消耗算法,利用锂电池组协调柴油发电机工作,实现发电机组最佳在网台数和柴油发电机最佳输出功率的确定,以达到降低燃油消耗的目的。该研究的创新性在于,能够充分发挥混合电力推进系统中储能元件的工作特性,优化柴油机的燃油消耗率的同时能够平抑负载功率波动。为了验证所提出能量优化控制策略的有效性,对船舶在拖带、加速航行及在高、中、低海况下的运输航行,共5种航行工况进行仿真计算。在每一种工况下应用所设计的能量优化控制策略,得到对应工况下的在网柴油机的台数、储能元件的荷电状态以及柴油发电机组输出功率的计算结果。并在同样的航行工况下,通过与未应用能量优化策略的船舶混合电力推进系统以及交流组网下的电力推进系统的燃油消耗特性进行了对比分析。结果表明,针对船舶混合电力推进系统的能量优化控制策略的研究,可以有效降低船舶的燃油消耗,提高船舶的运行效率,并且能够为在实船上的应用提供理论基础。