綠色拖輪混合動力系統(tǒng)設計與優(yōu)化配置.pdf

1、現(xiàn)如今，節(jié)能、低碳、環(huán)保、人類和自然界協(xié)調(diào)發(fā)展是人們討論的熱門話題。近年來，由于船舶柴油機油耗、煙霧、積碳、廢氣污染等問題日益突出，人們越來越關注其他更環(huán)保、更節(jié)能的動力推進裝置。本文以港口拖輪為研究對象，闡述傳統(tǒng)港作拖輪推進系統(tǒng)的組成和工作原理，針對其作業(yè)具有間歇性、靠離頻繁、航程短（其作業(yè)范圍僅限于港區(qū)、航道和錨地）、作業(yè)環(huán)境復雜、航速航向多變、要求快速啟停等工作特點，統(tǒng)計分析其航行作業(yè)數(shù)據(jù)，最終提出混合動力“綠色拖輪”更適合港口作

2、業(yè)的觀點。
　　混合動力“綠色拖輪”是將新的儲能設備——聚合物鋰電池應用于拖輪中。蓄電池的使用，有利于動能回收，實現(xiàn)不間斷供電和能量的可逆轉(zhuǎn)化，強化船舶電站功能，改善電站供電質(zhì)量和可靠性，是船舶電站的一種優(yōu)化模式。同時，減輕拖輪的沖擊振動，使噪聲的分貝數(shù)遠低于規(guī)定的規(guī)范標準。
　　本文設計了混合動力拖輪推進系統(tǒng)，詳細闡述了其工作原理和四種作業(yè)模式。對主推進柴油機（主機）、永磁同步電機、變頻器、蓄電池、發(fā)電機組等設備進行介紹和

3、選型，并根據(jù)所選設備進行安裝重量與布局的可行性分析。運用MATLAB軟件中的相關仿真模塊，設計混合動力拖輪推進系統(tǒng)的控制策略，搭建系統(tǒng)的燃油消耗計算模型、排放計算模型、聚合物鋰離子電池的充放電模型等，然后進行計算和數(shù)據(jù)分析。為了更合理的進行設備的配置選型，本文運用智能算法對其進行選型優(yōu)化，首先介紹了傳統(tǒng)的多目標優(yōu)化算法，這些傳統(tǒng)算法主要適用于線性或連續(xù)系統(tǒng)，對求解使用代數(shù)函數(shù)表示的混合系統(tǒng)則相當困難，因而引入帶精英策略的非支配排序遺傳算

4、法（NSGA-Ⅱ），該優(yōu)化算法是模仿自然界進化規(guī)律，應用達爾文的“適者生存”思想，適合全局尋優(yōu)，只返回值，不需要其他輔助函數(shù)，其包括“搜索空間”和“目標空間”，參數(shù)變量定義了一個搜索空間，燃油消耗量和安裝重量作為優(yōu)化目標，最終得到離散的帕累托最優(yōu)前沿，通過對Pareto最優(yōu)解集的分析以及優(yōu)化前后的對比，為設計者提供了切實可行的設備配置方案。
　　本文的研究為多能源混合動力推進船舶的設計和運行提供了理論依據(jù)和工程解決方案，為“綠色船