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基于帕累托的全电船舶混合储能系统设计优化
Pareto-Based Design Optimisation of Hybrid Energy Storage Systems for Full-Electric Vessels
| 作者 | Rene A. Barrera-Cardenas · Salvatore D'Arco · Luigi Piegari · Pietro Tricoli |
| 期刊 | IET Power Electronics |
| 出版日期 | 2025年3月 |
| 卷/期 | 第 18 卷 第 1 期 |
| 技术分类 | 储能系统技术 |
| 技术标签 | 储能系统 |
| 相关度评分 | ★★★★★ 5.0 / 5.0 |
| 关键词 | 混合储能系统 两阶段设计优化 帕累托前沿 成本函数 全电动船只 |
语言:
中文摘要
本文提出一种面向全电船舶混合储能系统的两阶段帕累托优化设计方法。第一阶段在大规模离散配置空间中,识别满足运行约束且以两种储能单元容量为变量的所有最优构型组成的帕累托前沿;第二阶段基于定义的成本函数,在帕累托前沿上确定最终最优配置。该方法将满足运行约束的可行性分析与经济性优化解耦,便于考察不同成本函数对最优设计的影响。以全电拖船为例的案例分析表明了混合储能系统的适用条件及优化设计的有效路径。
English Abstract
This paper presents a two-stage Pareto-based design optimization procedure for a hybrid energy storage system, intended for a full-electric vessel. The methodology first identifies a Pareto front as the set of all the optimal configurations in terms of capacity of the two storage units that fulfil the operational constraints within a large discrete configuration space. A second stage identifies the optimal configuration on the Pareto front based on a defined cost function. The approach decouples the analysis of the solutions that can fulfil the operational constraints from the optimization and can be very effective in exploring the effect of several alternative cost functions on the optimal solution. The procedure is illustrated with a case of a full-electric tugboat highlighting when a HESS can be beneficial and how the optimal design can be facilitated.
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SunView 深度解读
该帕累托优化方法对阳光电源船舶储能系统设计具有重要应用价值。文中提出的两阶段优化框架可直接应用于PowerTitan储能系统在船舶电力领域的配置设计,通过解耦可行性分析与经济性优化,为电池-超级电容混合储能方案提供系统化设计工具。该方法特别适用于阳光电源ST系列储能变流器在船舶应用中的容量配置优化,可根据不同航行工况确定电池与超级电容的最优容量比例,实现功率型与能量型储能单元的协同配置。同时,该优化思路可扩展至港口岸电系统、海上风电储能等场景,支撑阳光电源在船舶与海洋新能源领域的产品开发与市场拓展。