采用变分模态分解的微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略

摘要：

为缓解大功率脉冲负载投切造成的船舶燃气轮机发电系统功率波动,将由飞轮储能装置和蓄电池组成的混合储能系统应用于船舶燃气轮机发电系统,提出一种采用变分模态分解(VMD)和模糊控制策略的船舶微型燃气轮机发电系统混合储能功率分配策略.基于算术优化算法优化的变分模态分解(AOA-VMD),实现混合储能系统中飞轮储能和蓄电池功率的初级分配;考虑飞轮储能转速和蓄电池荷电状态安全运行范围,设计两个并列的模糊控制器,调节飞轮储能和蓄电池的初级功率,实现飞轮储能和蓄电池功率的二次分配.建立包括燃气轮机、发电机、混合储能系统和脉冲功率负载的船舶微型燃气轮机发电系统模型并开展性能仿真.结果表明,考虑混合储能后,脉冲负载投切所造成的直流母线电压最大波动减小了 6.4%,对应的微燃机转速最大变化率减小了0.02%.对比采用传统滤波器和未经优化 VMD的算法,采用 AOA-VMD算法分解脉冲负载的功率波动信号:投入峰值功率为 40 kW 的脉冲功率负载时,直流母线电压波动量分别减小 3V 和2.4V,对应的微燃机转速波动率分别减小 0.012%和 0.014%;切除上述负载时,电压分别减小2.7V和 0.6V,转速波动率分别减小 0.018%和 0.012%.仿真结果验证了所提采用变分模态分解的混合储能功率分配策略的有效性与优越性.

关键词：微型燃气轮机发电系统、储能、变分模态分解、算术优化算法、脉冲功率负载

所属期刊栏目：57

分类号：U665.12(船舶工程)

资助基金：国家科技重大专项J2019-Ⅰ-0012-0012

在线出版日期：2023-11-06（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：183-195