混合动力船舶的能量管理与控制策略
高迪驹 沈爱弟 褚建新 黄细霞
摘要：考虑到能源和环境的问题日益突出，开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务，设计混合动力船舶电力推进系统的架构，研究一套基于规则的混合动力船舶能量管理策略，提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法.该能量管理策略成功应用于混合动力船舶.能效数据分析证实，该混合动力船舶具有排放少、能耗低、噪声污染少的优点，具有很好的实际应用与推广价值.
关键词：混合动力船舶； 能量管理； 电力推进系统
中图分类号： U665.13
文献标志码： A
Abstract：Considering that the energy and environment problems are getting increasingly prominent， the development of green ships with low energy consumption and low emission has become a chief task for the present shipbuilding industry. The electric propulsion system framework of hybrid electric ships is designed. A set of energy management strategy for hybrid electric ships is studied based on rules， and the cooperative control method of AC/DC and bidirectional DC/DC converters is proposed. The strategy is applied to hybrid electric ships successively. The analysis of energy efficiency shows the hybrid electric ships are of the advantages of low emission， low energy consumption and low noise pollution， and thus this kind of ships is of good application and popularization value.
Key words：hybrid electric ship； energy management； electric propulsion system
0引言
二氧化碳的大量排放使全球变暖，世界各地极端气候频发.资料表明，全球航运业二氧化碳排放量大概占全球温室气体排放量的4%.[1 2]此外，船舶排放也是空气中PM2.5的主要来源之一.[3]由于船舶排放对环境的污染日趋严重，国际海事组织（IMO）以及越来越多的国家和地区正积极采取各种有效措施以减少船舶排放.[4]
利用石化能源（柴油、汽油）、风能、太阳能及蓄电池储能混合供电的混合动力船舶电力推进系统，不仅可节约燃油，还可以降低营运成本，是很有发展前景的能源综合优化利用系统，也是当前船舶节能减排领域的研究热点.[57]这种新型环保型推进系统在注重提高经济性的同时，更注重减少对环境的影响，包括航行和停泊所带来的燃油污染、废气污染和噪声污染等.[8]同时，混合动力船舶兼有柴电电力推进船舶和纯电动船舶的优点：相比于柴电电力推进船舶，可根据负荷大小选择供电模式，保证所有工况下的燃油经济性，且冗余性好；相比于纯电动船舶，初期投入成本低，且续航能力强.[9]
混合动力船舶电力推进系统的关键技术是能量管理及其控制策略，其目的是：在满足船舶动力性能的前提下，控制策略能够根据混合动力系统特性和实时运行工况，将多种能源合理分配、协调控制，使各部件高效率运行，以达到最大的燃油经济性、最少的排放.国内外对混合动力船舶的能量管理及其控制策略已做一些研究.SEENUMANI等[1011]利用混合动力船舶电力推进系统的动态特征，提出分级优化控制的能量管理策略，应用在执行武器或飞机弹射等危险任务的军事舰船上，通过对储能设备中功率流的控制，满足瞬间功率突变的需求.BARABINO等[12]提出军事舰船在不同操作模式下能量系统的数学模型，并通过实验证明该能量管理方法的正确性和可靠性.上述文献提出的能量管理策略都是为解决舰船上电力系统负载突变工况问题，从能量稳定性角度实现能量管理与控制.我国相关技术的研究起步较晚，能够应用于实际系统的能量管理策略相对较少.张敏敏等[13]提出一种基于逻辑门限的能量管理策略，但该策略还处于实验室设计阶段.ZHU等[14]提出基于模糊逻辑控制的混合动力船舶能量管理策略，并进行仿真，但该策略缺乏实际应用效果的论证.
综上可知，混合动力船舶具有节能减排的特点，特别是在民用船舶中具有较好的应用价值.作为实际工程应用，能量管理策略应该算法简单、响应迅速、计算量小.为此，本文提出一种基于规则的混合动力船舶能量管理策略，该策略涵盖系统各种应用工况，并结合实际工程需要提出一种集柴电机组、磷酸铁锂动力电池组为能源的混合动力船舶电力推进系统架构.结合该能量管理策略提出AC/DC与双向DC/DC转换器的协同控制方法，通过能效分析证实该方法可以减少油耗和排放，并具有很好的可靠性.
1混合动力船舶电力推进系统介绍
1.1系统总体架构
混合动力船舶电力推进系统总体架构见图1.系统动力源包括柴电机组、磷酸铁锂动力电池组（简称动力电池组）；柴电机组输出380 V交流电源接入交直交变频器的交流输入端；动力电池组通过双向DC/DC变换器接入交直交变频器的直流母线，再通过DC/AC逆变单元将直流逆变为380 V交流电，供给推进电机M.此外，考虑到双向DC/DC变换器的负担及实际工程的简单、可靠性要求，将船舶日常用电设备通过小型DC/AC逆变器接在动力电池组的输出端.该架构充分利用交直交变频器的特点，既可以使两种电源单独供电，也可以混合供电.
1.2混合动力船舶供电模式
岸电供电模式：船舶停航靠泊期间，由380 V岸电供电，动力电池组处于充电状态，柴电机组停止工作.
电池供电模式：动力电池组处于供电状态，这种模式可在以经济航速航行或抛锚时使用，无噪声、无烟尘.
柴电供电模式：柴油机驱动发电机，为船舶推进电机供电，同时给电池组充电.
混合供电模式：当推进负载较大，柴电机组或动力电池组独立供电都不能满足需求时，使用柴电机组与动力电池组一起供电.
2混合动力船舶能量管理策略
船舶能量管理系统通过对电力系统进行综合性需求分析，确立能量调度、管理原则和实现方法.作为船舶综合电力系统的运行管理核心[15]，船舶能量管理系统的作用是：分析船舶实际运行工况，综合考虑船舶机动性和经济性、电网运行的稳定性和可靠性，实现能量的优化配置与管理，在满足连续、稳定、安全供电的基础上兼顾经济性，确保全船能量消耗最少.
混合动力船舶能量管理系统是船舶电力系统中最上层的指挥者，AC/DC和DC/DC变换器则是船舶电力系统的调度者，其不仅关系到动力电池组的能量流向及电力系统的安全性，而且还关系到两种动力源的功率分配.AC/DC是一种单向不可控的整流单元，负责将来自发电机组的交流电转换成直流电，并向负载提供电源.DC/DC是双向变换器，具有两种工作模式：直通模式和受控模式.当DC/DC处于直通模式时，由动力电池组端与负载端的电压高低决定电池的充放电状态：动力电池组端电压大于负载端电压为放电状态；反之，为充电状态.当DC/DC处于受控模式时，DC/DC通过通信总线接受能量管理系统的控制，根据控制命令决定其输出功率大小及充放电状态.
3.1AC/DC与DC/DC运行状态控制
柴电机组在线状态就是AC/DC整流单元投入运行（简称AC/DC在线），而动力电池组在线状态就是DC/DC变换器投入运行（简称DC/DC在线）.根据混合能量管理控制规则，AC/DC与DC/DC有4种组合工况，见表2.
3.2供电模式转换控制
AC/DC与DC/DC投入和切除控制是能量管理控制的动态过程，其控制方式可以分为两种：（1）自动控制.根据混合动力船舶能量管理规则，由可编程逻辑控制器（PLC）自动实现上述两种电力电子装置的投入和切除控制.（2）手动控制.根据系统所需工况，手动实现上述两种电力电子装置的投入和切除控制.
下面分析自动控制情况下AC/DC与DC/DC的控制，根据系统供电模式分为3类：电池供电模式、柴电供电模式和混合供电模式.
（1）电池供电模式.
①AC/DC和DC/DC均不在线时，将DC/DC投入运行.DC/DC处于受控模式，DC/DC投入运行后，转为直通模式.
②AC/DC和DC/DC同时在线，将AC/DC切除.DC/DC处于受控模式，增加DC/DC输出功率，减少AC/DC输出功率，即负载慢慢转移至动力电池组.当AC/DC输出功率接近0时切除AC/DC.切除AC/DC后，DC/DC转入直通模式.
（2）柴电供电模式.
①AC/DC和DC/DC均不在线时，将AC/DC投入运行.AC/DC输出零功率，直接投入.
②AC/DC和DC/DC同时在线时，将DC/DC切除.此时，DC/DC处于受控模式，减小DC/DC输出功率，增加AC/DC输出功率，即负载慢慢转移至柴电机组.当DC/DC输出功率接近0时，切除DC/DC.
（3）混合供电模式.
①AC/DC在线时，将DC/DC投入运行.此时，DC/DC处于受控模式，零输出功率投入，然后逐步增加到期望输出功率.其中，期望功率的命令由通信总线给定.
②DC/DC在线时，将AC/DC投入运行.此时，DC/DC由直通模式转换为受控模式，AC/DC通过抑制浪涌电路投入.
4应用与能效分析
4.1实船应用
该混合动力能量管理与控制策略应用于上海某环境监测单位执法船，该船航行于苏州河，具体参数见表3，实船及动力电池组见图2.
4.2能效分析
运用上文提出的混合动力船舶能量管理与控制策略，针对船舶功率需求的两种工况进行能效分析，其中负载功率数据来源于船舶实测数据.
一种工况是功率需求变化较大，见图3b曲线1，该功率需求包含该船舶启航、加速、全速航行、中速、减速、停止的全过程，工作时间为8 h.对应的SOC值和柴电机组起停的变化见图3.
另一种工况是功率需求变化相对平稳，功率需求在30～35 kW之间波动，见图4b曲线1，该功率需求体现为该船舶处于全速航行中，工作时间为8 h.对应的SOC值和柴电机组起停的变化见图4.
从图3和4可以看出：由于船舶离岸时SOC值为100%，系统首先进入电池供电模式；当SOC值下降到20%时，进入柴电供电模式，同时电池组进入充电状态；随着时间的推移，电池供电模式与柴电供电模式互相切换.系统未能进入混合供电模式，主要考虑到执法船的工作特点，为该类船舶设计的柴电机组的功率大于推进功率.
根据上述两种工况，该混合动力船舶相比于柴电机组全天8 h工作的船舶的能效分析结果见表4.按每天船舶作业时间为8 h，一年作业天数为360 d，柴油8元/L，并结合船用发动机性能参数表进行能效分析计算，其中岸电充电电费按1元/（kW·h）折算，故初始状态下动力电池组满电荷所需的电能折价为67.6元.
利用混合动力船舶电力推进系统可以年节省油耗约29.2%，年减少费用6万多元，年减少排放约29.5%，如结合电池增加的成本，可在5年左右收回成本.此外，根据混合动力船舶特点，系统还可以进行优化，如减少柴电机组的装机容量，这样将能进一步减少排放、节约燃油.
5结束语
研究混合动力船舶能量管理与控制策略，建立基于规则的能量管理策略，提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法，并将系统成功应用到实际船舶.能效分析证实混合动力船舶相比于其他单能源动力船舶具有以下优点：减少燃料消耗，降低排放，提高燃料燃烧效率，保护环境；在电池供电模式下可运行在受保护的水域，如城市水源地，运行水域范围扩大；可减少柴电机组的装机容量，降低制造成本，具有较好的应用价值和市场推广前景.
参考文献：
[1]LEE K J， SHIN D S， LEE J P， et al. Hybrid photovoltaic/diesel green ship operating in standalone and gridconnected mode in South Korea experimental investigation[C]//IEEE Conf Vehicle Power & Propulsion， Korea， 2012： 580583.
[2]顾伟红. 国际海运温室气体减排市场机制解析[J]. 上海海事大学学报， 2013， 34（3）： 1721.
[3]VOLKER M， INES B， ARMIN A， et al. The contribution of ship emissions to air pollution in the North Sea regions[J]. Environmental Pollution. 2010， 158（6）： 22412250.
[4]程红蓉， 刘晓东， 冯佰威. 多目标优化在船型设计中的应用研究[J]. 中国造船， 2014， 55（1）： 7681.
[5]FERRY M， WB W N， MFAHMAD， et al. Comparative study of hybrid catamaran versus diesel monohull boat as ferry for short distance routes[J]. Indonesian J Naval Architecture， 2013， 1（1）： 3036.
[6]俞万能， 李丹， 郑为民. 太阳能浏览船能量控制系统研发[J]. 中国造船， 2013， 54（3）： 177183.
[7]WIEDEBACK N J， JOHNSON B K， HESS H L， et al. A PSCAD/EMTDC model of a marine vehicle propulsion system[C]//IEEE Transmission and Distribution Conf and Exposition （T&D）， IEEE， 2012： 18.
[8]严新平. 新能源在船舶上的应用进展及展望[J]. 船海工程， 2010， 39（6）： 111115，120.
[9]ZAHEDI B，NORUM L. Modeling and simulation of allelectric ships with lowvoltage DC hybrid power systems[J]. IEEE Trans Power Electron， 2012， 99： 113.
[10]SEENUMANI G， SUN J， HUEI P. A hierarchical optimal control strategy for power management of hybrid power systems in all electric ships applications[C]//IEEE 49th Conf Decision and Control， 2010： 39723977.
[11]SEENUMANI G， SUN J， PENG H. Realtime power management of integrated power systems in all electric ships leveraging multi time scale property[J]. IEEE Trans Control Systems Technol， 2011， 20（1）： 232240.
[12]BARABINO G， CARPANETO M， COMACCHIO L， et al. A new energy storage and conversion system for boat propulsion in protected marine areas[C]//IEEE Int Conf Clean Electr Power， 2009： 363369.
[13]张敏敏， 康伟. 一种混合动力电动船舶能源管理系统的设计[J]. 中国水运， 2011， 12（11）： 6769.
[14]ZHU L S， HAN J G， PENG D K， et al. Fuzzy logic based energy management strategy for a fuel cellbatteryultracapacitor hybrid ship[C]// IEEE First Int Conf Green Energy， 2014： 107112.
[15]韩旗， 黄一民， 张纪元， 等. 船舶能量管理系统技术[J]. 船舶工程， 2009， 31（S）： 102104.
[16]宋波. 船舶能量管理系统设计研究[J]. 中国舰船研究， 2011， 6（2）： 9397.
（编辑贾裙平）
摘要：考虑到能源和环境的问题日益突出，开发低能耗、低排放的绿色船舶成为当今船舶工业的首要任务，设计混合动力船舶电力推进系统的架构，研究一套基于规则的混合动力船舶能量管理策略，提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法.该能量管理策略成功应用于混合动力船舶.能效数据分析证实，该混合动力船舶具有排放少、能耗低、噪声污染少的优点，具有很好的实际应用与推广价值.
关键词：混合动力船舶； 能量管理； 电力推进系统
中图分类号： U665.13
文献标志码： A
Abstract：Considering that the energy and environment problems are getting increasingly prominent， the development of green ships with low energy consumption and low emission has become a chief task for the present shipbuilding industry. The electric propulsion system framework of hybrid electric ships is designed. A set of energy management strategy for hybrid electric ships is studied based on rules， and the cooperative control method of AC/DC and bidirectional DC/DC converters is proposed. The strategy is applied to hybrid electric ships successively. The analysis of energy efficiency shows the hybrid electric ships are of the advantages of low emission， low energy consumption and low noise pollution， and thus this kind of ships is of good application and popularization value.
Key words：hybrid electric ship； energy management； electric propulsion system
0引言
二氧化碳的大量排放使全球变暖，世界各地极端气候频发.资料表明，全球航运业二氧化碳排放量大概占全球温室气体排放量的4%.[1 2]此外，船舶排放也是空气中PM2.5的主要来源之一.[3]由于船舶排放对环境的污染日趋严重，国际海事组织（IMO）以及越来越多的国家和地区正积极采取各种有效措施以减少船舶排放.[4]
利用石化能源（柴油、汽油）、风能、太阳能及蓄电池储能混合供电的混合动力船舶电力推进系统，不仅可节约燃油，还可以降低营运成本，是很有发展前景的能源综合优化利用系统，也是当前船舶节能减排领域的研究热点.[57]这种新型环保型推进系统在注重提高经济性的同时，更注重减少对环境的影响，包括航行和停泊所带来的燃油污染、废气污染和噪声污染等.[8]同时，混合动力船舶兼有柴电电力推进船舶和纯电动船舶的优点：相比于柴电电力推进船舶，可根据负荷大小选择供电模式，保证所有工况下的燃油经济性，且冗余性好；相比于纯电动船舶，初期投入成本低，且续航能力强.[9]
混合动力船舶电力推进系统的关键技术是能量管理及其控制策略，其目的是：在满足船舶动力性能的前提下，控制策略能够根据混合动力系统特性和实时运行工况，将多种能源合理分配、协调控制，使各部件高效率运行，以达到最大的燃油经济性、最少的排放.国内外对混合动力船舶的能量管理及其控制策略已做一些研究.SEENUMANI等[1011]利用混合动力船舶电力推进系统的动态特征，提出分级优化控制的能量管理策略，应用在执行武器或飞机弹射等危险任务的军事舰船上，通过对储能设备中功率流的控制，满足瞬间功率突变的需求.BARABINO等[12]提出军事舰船在不同操作模式下能量系统的数学模型，并通过实验证明该能量管理方法的正确性和可靠性.上述文献提出的能量管理策略都是为解决舰船上电力系统负载突变工况问题，从能量稳定性角度实现能量管理与控制.我国相关技术的研究起步较晚，能够应用于实际系统的能量管理策略相对较少.张敏敏等[13]提出一种基于逻辑门限的能量管理策略，但该策略还处于实验室设计阶段.ZHU等[14]提出基于模糊逻辑控制的混合动力船舶能量管理策略，并进行仿真，但该策略缺乏实际应用效果的论证.
综上可知，混合动力船舶具有节能减排的特点，特别是在民用船舶中具有较好的应用价值.作为实际工程应用，能量管理策略应该算法简单、响应迅速、计算量小.为此，本文提出一种基于规则的混合动力船舶能量管理策略，该策略涵盖系统各种应用工况，并结合实际工程需要提出一种集柴电机组、磷酸铁锂动力电池组为能源的混合动力船舶电力推进系统架构.结合该能量管理策略提出AC/DC与双向DC/DC转换器的协同控制方法，通过能效分析证实该方法可以减少油耗和排放，并具有很好的可靠性.
1混合动力船舶电力推进系统介绍
1.1系统总体架构
混合动力船舶电力推进系统总体架构见图1.系统动力源包括柴电机组、磷酸铁锂动力电池组（简称动力电池组）；柴电机组输出380 V交流电源接入交直交变频器的交流输入端；动力电池组通过双向DC/DC变换器接入交直交变频器的直流母线，再通过DC/AC逆变单元将直流逆变为380 V交流电，供给推进电机M.此外，考虑到双向DC/DC变换器的负担及实际工程的简单、可靠性要求，将船舶日常用电设备通过小型DC/AC逆变器接在动力电池组的输出端.该架构充分利用交直交变频器的特点，既可以使两种电源单独供电，也可以混合供电.
1.2混合动力船舶供电模式
岸电供电模式：船舶停航靠泊期间，由380 V岸电供电，动力电池组处于充电状态，柴电机组停止工作.
电池供电模式：动力电池组处于供电状态，这种模式可在以经济航速航行或抛锚时使用，无噪声、无烟尘.
柴电供电模式：柴油机驱动发电机，为船舶推进电机供电，同时给电池组充电.
混合供电模式：当推进负载较大，柴电机组或动力电池组独立供电都不能满足需求时，使用柴电机组与动力电池组一起供电.
2混合动力船舶能量管理策略
船舶能量管理系统通过对电力系统进行综合性需求分析，确立能量调度、管理原则和实现方法.作为船舶综合电力系统的运行管理核心[15]，船舶能量管理系统的作用是：分析船舶实际运行工况，综合考虑船舶机动性和经济性、电网运行的稳定性和可靠性，实现能量的优化配置与管理，在满足连续、稳定、安全供电的基础上兼顾经济性，确保全船能量消耗最少.
混合动力船舶能量管理系统是船舶电力系统中最上层的指挥者，AC/DC和DC/DC变换器则是船舶电力系统的调度者，其不仅关系到动力电池组的能量流向及电力系统的安全性，而且还关系到两种动力源的功率分配.AC/DC是一种单向不可控的整流单元，负责将来自发电机组的交流电转换成直流电，并向负载提供电源.DC/DC是双向变换器，具有两种工作模式：直通模式和受控模式.当DC/DC处于直通模式时，由动力电池组端与负载端的电压高低决定电池的充放电状态：动力电池组端电压大于负载端电压为放电状态；反之，为充电状态.当DC/DC处于受控模式时，DC/DC通过通信总线接受能量管理系统的控制，根据控制命令决定其输出功率大小及充放电状态.
3.1AC/DC与DC/DC运行状态控制
柴电机组在线状态就是AC/DC整流单元投入运行（简称AC/DC在线），而动力电池组在线状态就是DC/DC变换器投入运行（简称DC/DC在线）.根据混合能量管理控制规则，AC/DC与DC/DC有4种组合工况，见表2.
3.2供电模式转换控制
AC/DC与DC/DC投入和切除控制是能量管理控制的动态过程，其控制方式可以分为两种：（1）自动控制.根据混合动力船舶能量管理规则，由可编程逻辑控制器（PLC）自动实现上述两种电力电子装置的投入和切除控制.（2）手动控制.根据系统所需工况，手动实现上述两种电力电子装置的投入和切除控制.
下面分析自动控制情况下AC/DC与DC/DC的控制，根据系统供电模式分为3类：电池供电模式、柴电供电模式和混合供电模式.
（1）电池供电模式.
①AC/DC和DC/DC均不在线时，将DC/DC投入运行.DC/DC处于受控模式，DC/DC投入运行后，转为直通模式.
②AC/DC和DC/DC同时在线，将AC/DC切除.DC/DC处于受控模式，增加DC/DC输出功率，减少AC/DC输出功率，即负载慢慢转移至动力电池组.当AC/DC输出功率接近0时切除AC/DC.切除AC/DC后，DC/DC转入直通模式.
（2）柴电供电模式.
①AC/DC和DC/DC均不在线时，将AC/DC投入运行.AC/DC输出零功率，直接投入.
②AC/DC和DC/DC同时在线时，将DC/DC切除.此时，DC/DC处于受控模式，减小DC/DC输出功率，增加AC/DC输出功率，即负载慢慢转移至柴电机组.当DC/DC输出功率接近0时，切除DC/DC.
（3）混合供电模式.
①AC/DC在线时，将DC/DC投入运行.此时，DC/DC处于受控模式，零输出功率投入，然后逐步增加到期望输出功率.其中，期望功率的命令由通信总线给定.
②DC/DC在线时，将AC/DC投入运行.此时，DC/DC由直通模式转换为受控模式，AC/DC通过抑制浪涌电路投入.
4应用与能效分析
4.1实船应用
该混合动力能量管理与控制策略应用于上海某环境监测单位执法船，该船航行于苏州河，具体参数见表3，实船及动力电池组见图2.
4.2能效分析
运用上文提出的混合动力船舶能量管理与控制策略，针对船舶功率需求的两种工况进行能效分析，其中负载功率数据来源于船舶实测数据.
一种工况是功率需求变化较大，见图3b曲线1，该功率需求包含该船舶启航、加速、全速航行、中速、减速、停止的全过程，工作时间为8 h.对应的SOC值和柴电机组起停的变化见图3.
另一种工况是功率需求变化相对平稳，功率需求在30～35 kW之间波动，见图4b曲线1，该功率需求体现为该船舶处于全速航行中，工作时间为8 h.对应的SOC值和柴电机组起停的变化见图4.
从图3和4可以看出：由于船舶离岸时SOC值为100%，系统首先进入电池供电模式；当SOC值下降到20%时，进入柴电供电模式，同时电池组进入充电状态；随着时间的推移，电池供电模式与柴电供电模式互相切换.系统未能进入混合供电模式，主要考虑到执法船的工作特点，为该类船舶设计的柴电机组的功率大于推进功率.
根据上述两种工况，该混合动力船舶相比于柴电机组全天8 h工作的船舶的能效分析结果见表4.按每天船舶作业时间为8 h，一年作业天数为360 d，柴油8元/L，并结合船用发动机性能参数表进行能效分析计算，其中岸电充电电费按1元/（kW·h）折算，故初始状态下动力电池组满电荷所需的电能折价为67.6元.
利用混合动力船舶电力推进系统可以年节省油耗约29.2%，年减少费用6万多元，年减少排放约29.5%，如结合电池增加的成本，可在5年左右收回成本.此外，根据混合动力船舶特点，系统还可以进行优化，如减少柴电机组的装机容量，这样将能进一步减少排放、节约燃油.
5结束语
研究混合动力船舶能量管理与控制策略，建立基于规则的能量管理策略，提出AC/DC与双向DC/DC变换器的协同控制方法，并将系统成功应用到实际船舶.能效分析证实混合动力船舶相比于其他单能源动力船舶具有以下优点：减少燃料消耗，降低排放，提高燃料燃烧效率，保护环境；在电池供电模式下可运行在受保护的水域，如城市水源地，运行水域范围扩大；可减少柴电机组的装机容量，降低制造成本，具有较好的应用价值和市场推广前景.
参考文献：
[1]LEE K J， SHIN D S， LEE J P， et al. Hybrid photovoltaic/diesel green ship operating in standalone and gridconnected mode in South Korea experimental investigation[C]//IEEE Conf Vehicle Power & Propulsion， Korea， 2012： 580583.
[2]顾伟红. 国际海运温室气体减排市场机制解析[J]. 上海海事大学学报， 2013， 34（3）： 1721.
[3]VOLKER M， INES B， ARMIN A， et al. The contribution of ship emissions to air pollution in the North Sea regions[J]. Environmental Pollution. 2010， 158（6）： 22412250.
[4]程红蓉， 刘晓东， 冯佰威. 多目标优化在船型设计中的应用研究[J]. 中国造船， 2014， 55（1）： 7681.
[5]FERRY M， WB W N， MFAHMAD， et al. Comparative study of hybrid catamaran versus diesel monohull boat as ferry for short distance routes[J]. Indonesian J Naval Architecture， 2013， 1（1）： 3036.
[6]俞万能， 李丹， 郑为民. 太阳能浏览船能量控制系统研发[J]. 中国造船， 2013， 54（3）： 177183.
[7]WIEDEBACK N J， JOHNSON B K， HESS H L， et al. A PSCAD/EMTDC model of a marine vehicle propulsion system[C]//IEEE Transmission and Distribution Conf and Exposition （T&D）， IEEE， 2012： 18.
[8]严新平. 新能源在船舶上的应用进展及展望[J]. 船海工程， 2010， 39（6）： 111115，120.
[9]ZAHEDI B，NORUM L. Modeling and simulation of allelectric ships with lowvoltage DC hybrid power systems[J]. IEEE Trans Power Electron， 2012， 99： 113.
[10]SEENUMANI G， SUN J， HUEI P. A hierarchical optimal control strategy for power management of hybrid power systems in all electric ships applications[C]//IEEE 49th Conf Decision and Control， 2010： 39723977.
[11]SEENUMANI G， SUN J， PENG H. Realtime power management of integrated power systems in all electric ships leveraging multi time scale property[J]. IEEE Trans Control Systems Technol， 2011， 20（1）： 232240.
[12]BARABINO G， CARPANETO M， COMACCHIO L， et al. A new energy storage and conversion system for boat propulsion in protected marine areas[C]//IEEE Int Conf Clean Electr Power， 2009： 363369.
[13]张敏敏， 康伟. 一种混合动力电动船舶能源管理系统的设计[J]. 中国水运， 2011， 12（11）： 6769.
[14]ZHU L S， HAN J G， PENG D K， et al. Fuzzy logic based energy management strategy for a fuel cellbatteryultracapacitor hybrid ship[C]// IEEE First Int Conf Green Energy， 2014： 107112.
[15]韩旗， 黄一民， 张纪元， 等. 船舶能量管理系统技术[J]. 船舶工程， 2009， 31（S）： 102104.
[16]宋波. 船舶能量管理系统设计研究[J]. 中国舰船研究， 2011， 6（2）： 9397.
（编辑贾裙平）
