并联混合动力船舶能量管理策略与SOC约束优化研究

news2026/4/4 0:54:13

并联混合动力船舶能量管理策略与SOC约束优化研究摘要本文针对并联混合动力船舶能量管理问题，基于等效燃油消耗最小化策略（ECMS），构建了包含柴油机、电动机、电池及船舶动力学系统的仿真模型。通过调整电池荷电状态（SOC）约束范围，分析其对燃油经济性、电池寿命及系统稳定性的影响。进一步采用遗传算法对等效因子与SOC约束范围进行联合优化，以最小化总燃油消耗。仿真结果表明，合理的SOC约束范围与等效因子参数能够有效提升燃油经济性并维持电池在高效区间工作。1. 引言随着国际海事组织（IMO）对船舶排放要求的日益严格，混合动力技术在船舶领域得到广泛应用。并联混合动力系统将传统内燃机与电动机并联，通过能量管理策略（EMS）合理分配功率，实现燃油消耗与排放的降低。电池SOC作为关键状态变量，其约束范围直接影响电池寿命、系统效率以及能量管理策略的可行性。过窄的SOC范围可能导致电池过度充放电，过宽的范围则可能使发动机工作点偏离高效区。因此，研究SOC约束对能量管理效果的影响并进行参数优化具有重要意义。本文以并联混合动力船为对象，基于ECMS策略，在Python中搭建仿真平台，系统研究SOC约束范围调整对燃油消耗的影响，并采用优化算法寻找最佳约束参数与等效因子，为实际应用提供参考。2. 系统建模2.1 船舶动力学模型船舶运动方程由螺旋桨推力、船体阻力和惯性力平衡决定：[(m + \Delta m) \frac{dv}{dt} = T_p

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