基于多智能体的混合动力船舶微电网系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107026448A(43)申请公布日2017.08.08(21)申请号201710363634.7(22)申请日2017.05.22(71)申请人上海海事大学地址201306上海市浦东新区临港新城海港大道1550号(72)发明人张承曦王宇澄高迪驹(74)专利代理机构上海三和万国知识产权代理事务所(普通合伙)31230代理人陈伟勇(51)Int.Cl.H02J1/10(2006.01)H02J9/08(2006.01)H02J13/00(2006.01)B63H21/20(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图1页(54)发明名称基于多智能体的混合动力船舶微电网系统(57)摘要本发明披露一种基于多智能体的混合动力船舶能量管理系统，使得船舶通过使用清洁可再生能源达到减少排放和燃料消耗，同时能够在一个安全且经济的方式下运行的目的。分为三个部分和两个层级。三个部分分别是微电网部分、柴油机组部分和负载部分。两个层级为设备级和控制级。微电网部分包括燃料电池、风力涡轮机、微型燃汽轮机、光伏阵列及储能系统ESU。负载中加入了智能体。CN107026448ACN107026448A权利要求书1/1页1.一种基于多智能体的混合动力船舶能量管理系统，其特征在于包括微电网部分、柴油机组部分和负载部分；微电网部分包括燃料电池、风力涡轮机、微型燃汽轮机、光伏阵列及储能系统ESU；燃料电池和光伏阵列通过DC/DC转换器连接到微电网的直流母线上，而风力涡轮机和微型燃气轮机则通过一个AC/DC转换器连接到微电网的直流母线上；微电网的直流母线通过一个隔离装置连接到船舶电力系统的直流母线上；每个动力源的发电单元及ESU都会与一个发电智能体相连并受其控制；柴油机部分当微电网发生故障时，会与电力系统相连并立即给船舶供能；所以控制柴油机的智能体从控制风力涡轮机、光伏阵列、燃料电池及ESU的智能体中实时的接受信息，在必要的时候对柴油机进行控制；负载中的工作负载和推进负载从公共总线上获得电力驱动；智能体获取关于负载的信息然后将其发送给系统中央控制器，而中央控制器返回一个指令给发电智能体以给负载供能；负载都分为两类切断负载和非切断负载；负载智能体能够关闭一些切断负载或通过快速的负载切断来保护整个电力系统；所有的智能体都与工业以太网总线相连，使得信息可以在智能体和中央控制器之间进行收发；由微电网和柴油机组所发出的电量传递到直流母线上，从而被统一给工作负载和推进负载进行分配；智能体包括通讯模块、数据库、分析及决策模块；通讯模块使得不同的智能体能够知道彼此的功率需求，通过智能体的调整使得船舶运行在最佳状态；在各智能体之间进由通讯模块进行接收或传输的数据和信息被存储在数据库；分析及决策模块处理个智能体从环境或通讯模块中获得的信息，并判断工作状态同时做出决定以满足船舶运行的安全性和经济性要求；智能体包括发电智能体和负载智能体。2CN107026448A说明书1/5页基于多智能体的混合动力船舶微电网系统技术领域[0001]本发明涉及一种基于多智能体的混合动力船舶能量管理系统(PowerandEnergyManagementSystem,PEMS)设计方法，主要设计出一种区别于传统船舶电网的微电网结构，使得混合动力船舶能够有效的使用清洁可再生能源达到减少排放和燃料消耗，同时能够在一个安全且经济的方式下运行。[0002]背景技术[0003]考虑到燃油储量的不断下降以及全球环境问题的愈加严峻，可再生能源就是解决这些问题的一个合理选择，这些可再生能源包括了太阳能、风能、燃料电池、生物质能、潮汐能、海洋温差能等。可再生能源在船舶上的应用逐渐走入了人们的视野，越来越多的人希望使用可再生能源代替燃油。然而，大部分的可再生能源都会受到大气条件的影响，不具有稳定、持续的供能能力，所以当我们使用多种可再生能源作为混合动力船舶动力源的时候，就需要设计一个合理的船舶能量管理系统。与传统船舶相比，混合动力船舶有着诸多优势：高效的能源利用、最优的动力控制与分配、稳定性的提升、船舶动力性能的增强等。[0004]由多种能源可以组成一个微电网，将微电网应用于船舶电网中并结合能量管理系统对船舶动力进行分配控制是混合动力船舶的一个研究方向。相较于传统的电力系统，微电网有着独特的优点：确保了能量供给的多样性、由储能设备所提供的扰动抵御能力、能源效率稳定性的提高等。[0005]总而言之，面对这诸如环境问题、政治问题等反面的挑战，混合动力船舶综合电力系统的概念正在愈发变得流行起来。而随着船舶动力系统自动化程度的越来越高，发电和功率分配过程也变得越来越复杂，此时建立起一个特定的系统就显得十分必要，也就是建立一个能源管理系统以确保船舶能够在一个安全且