基于退化模型的混合动力船舶优化控制方法研究

The diesel-electric hybrid ship is one of the future development directions of the ship power system due to its high torque transmission and multi-working mode coupling characteristics under complex sea conditions. However, the current hybrid ship optimization control strategy does not take into account the equipment degradation leading to accelerated aging of the power battery and other equipment. It is proposed to introduce the equipment durability index into the optimal control strategy so that the hybrid system control strategy can make the respective changes accordingly. This project carries out research on the ship hybrid power system optimization control method that consider equipment performance degradation. The research contents include: the power battery performance degradation mechanism and model research, the ship diesel engine degradation model and performance evaluation research, as well as the ship hybrid power system optimization control. The aim is to explore an intelligent control technology suitable for hybrid ships improving the performance of the power system of the hybrid ship and increasing the service life of the equipment. This project can provide theoretical knowledge for improving ship intelligence and reducing ship energy consumption, and cultivate a high-level talent team.

柴电混合动力船舶因具备复杂海况下的大转矩传输与多工作模式高效耦合特征，是船舶动力系统未来发展方向之一。然而，目前混合动力船舶优化控制策略未对设备性能老化进行考虑，会导致的动力电池等设备加速老化，提出将设备耐久性指标引入到优化控制策略中，使混合动力系统控制策略能够随着设备性能老化而作相应的改变。本研究围绕国家对智能船舶与绿色船舶动力技术的重大需求，开展考虑设备性能退化的混合动力船舶优化控制研究，研究内容主要包括：动力电池性能退化机理及模型研究，船舶柴油机退化模型及性能评估研究，以及船舶混合动力系统优化控制。以期探索一种适用于混合动力船舶的优化控制方法，提高混合动力船舶的动力系统性能，同时兼顾设备使用寿命。本课题的研究能为提高船舶智能化与降低船舶能耗提供理论依据与关键技术支持，培养一支高水平的人才队伍。

柴电混合动力推进系统结构复杂、运行工况多变，具备柴油机机械推进和电力推进两者优点的同时，也包含两者的缺点。如何对动力源合理分配工作空间，发挥其优势成为混合动力船舶在优化控制方面的难点。同时，动力电池及船舶主机在运行一段时间之后难免会出现性能退化，导致船舶动力性和经济性无法达到预期效果。如何针对动力电池和船舶主机的性能退化设计能量管理策略是当前混合动力船舶研究领域不可回避的问题。研究混合动力船舶能量管理策略，不仅是我国履行国际减排公约和国际海事法规的要求，而且是实现我国航运业实现节能减排和能效提升的有效手段，同时也是航运公司降低成本、提升核心竞争力的可行方案。本课题围绕我国由世界造船和航运大国向世界造船和航运强国发展的战略目标，针对混合动力船舶智能能量管理策略进行前瞻性探索研究，探索出了一种考虑设备性能退化的混合动力船舶智能控制技术。该研究有利于提高混合动力船舶的技术性能和经济性指标，对促进混合动力船舶的发展和普及具有技术支撑作用。