基于排放控制区的混合动力船舶能源管理策略

作     者：金海天 陈坤华 王宇澄 高迪驹 JIN Haitian;CHEN Kunhua;WANG Yucheng;GAO Diju

作者机构：上海海事大学航运技术与控制工程交通运输行业重点实验室上海201306 

出 版 物：《广东海洋大学学报》 (Journal of Guangdong Ocean University)

年 卷 期：2024年第44卷第6期

页      面：127-133页

学科分类：08[工学] 082402[工学-轮机工程] 0824[工学-船舶与海洋工程] 

基　　金：国家重点研发计划(2022YFB4301400) 

主　　题：船舶 能源管理 排放控制区 模型预测控制 强化学习 阶段优化 

摘      要：【目的】针对全球日益增多的排放控制区(ECA)所导致船舶运行成本增加问题,提出一种考虑排放控制区的能源管理策略,旨在降低船舶运行成本的同时,也能满足实时性。【方法】基于强化学习和模型预测相结合的能源管理策略,使用不同时间尺度、两阶段优化的方法,使得策略在长时间尺度优化下,也能满足实时性。在即将抵达ECA时,摒弃传统优化策略中降低柴油机输出功率的思路,提高柴油机输出功率,在完全满足船舶运行功率需求的情况下,额外为电池充电,从而提前为船舶在ECA内的航行做好能量储备,降低船舶在ECA内的运行成本。【结果与结论】仿真结果表明,相比于传统的模型预测控制(MPC)策略,在考虑排放控制区的背景下,所提出的策略将运行成本降低6.8%,同时平均计算时间比传统MPC策略缩短30%。因此,在未来ECA逐渐增多的情况下,所提出的策略将有效降低柴油-电池混合动力船舶的运行成本。