随着船舶的大型化发展,对港口航道停泊能力和通航能力的要求也越来越高,为了满足大型船舶的吃水要求,疏浚船舶的作用显得尤为重要。传统的疏浚船舶动力系统由柴油发电机组构成,由于其作业的特殊性,负载的频繁扰动会造成柴油发电机组输出功率剧烈波动,且高功率输出时间占比很小,大多时间下柴油发电机工作在较低效率区。这就造成了燃油燃烧不完全、船舶能效低的问题。针对上述问题,本文提出利用磷酸铁锂电池和超级电容组成复合储能系统,平抑柴油发电机组输出功率波动的解决方案。目的是对发电机组输出功率“削峰填谷”,从而降低发电机功率容量配置的过多冗余,使其工作在较佳效率区。本文以某疏浚船舶研究对象,从负载特性入手,对复合储能系统的拓扑结构、能量调度策略及容量配置的优化方法进行相关研究。本文展开的研究工作包括:(1)采集疏浚船舶实际运行数据,基于负载特性对柴油发电机组输出功率进行区间划分处理;根据目前柴油发电机容量存在过多冗余,输出功率波动大,且工作在较低效率区的问题,提出利用储能技术平抑柴油发电机组输出功率波动的方法;结合负载特性以及不同储能装置的特点,采用磷酸铁锂电池和超级电容组成复合储能系统,并对二者的工作原理、充放电特性进行建模分析。(2)对复合储能系统的拓扑结构进行设计,在此基础上,以船舶动力系统可靠性为首要条件,以系统经济性最佳为目的建立优化模型,在能量调度策略下,采用基本粒子群优化算法和量子行为粒子群优化算法分别对其求解;以典型数据为算例,利用MATLAB编写算法程序,计算得到复合储能系统最优配置容量;根据两种算法的结果对比,验证了量子行为粒子群算法具有更好的收敛性,同时计算得到该算例下电池和电容的实时充放电功率情况。(3)为验证本文容量优化方法的可靠性,搭建了小比例半实物复合储能系统试验台,按照试验台真实负载与算例中负载的比例关系,对应配置试验台容量,以dSPACE作为能量调度策略的执行单元进行半实物试验,采集试验中电池和电容的实时充放电电压电流信号,处理后与仿真结果进行对比,结果表明本文针对复合储能系统容量的优化配置方法具有一定的可靠性。