本發明涉及船舶動力系統，具體涉及一種船舶動力系統的控制方法和裝置。

背景技術：

1、在節能環保被廣泛重視的背景下，清潔能源在船舶動力系統中的應用越來越廣泛。燃料電池以高效率、低輻射、高可靠性等優勢，已成為船舶的理想清潔能源。

2、燃料電池相對于傳統的蓄電池而言，具有續航里程長、可快速補能、更加環保和使用壽命長等優勢。然而，燃料電池的輸出特性與傳統的蓄電池截然不同，蓄電池能夠快速響應需求負荷，其輸出可瞬間提高或降低至目標負荷，而燃料電池的輸出負荷則要緩慢地提高或降低，不能即時響應需求負荷。因此，在配備燃料電池和蓄電池的船舶混合動力系統中，如何充分發揮燃料電池的優勢，并達到較佳的動力性能，是目前迫切要解決的技術問題。

技術實現思路

1、本發明為解決上述技術問題，提供了一種船舶動力系統的控制方法和裝置，能夠根據需求負荷的變化狀態控制燃料電池和所述蓄電池協同工作，既能夠充分發揮燃料電池的優勢，又能夠達到較佳的動力性能。

2、本發明采用的技術方案如下：

3、一種船舶動力系統的控制方法，所述船舶動力系統為包括燃料電池和蓄電池的混合動力系統，所述燃料電池和所述蓄電池分別通過相應的第一變換器連接到直流母線，所述直流母線通過多個第二變換器分別連接到相應的多個用電設備，所述方法包括以下步驟：s1，根據所述多個用電設備當前時刻接收到的負荷調節指令獲取當前需求負荷；s2，獲取所述蓄電池在當前時刻的soc（state?of?charge，荷電狀態）；s3，判斷所述當前需求負荷相對于執行所述負荷調節指令之前的歷史實際負荷的變化狀態是增大還是減小；s4，根據所述變化狀態和所述soc對所述燃料電池和所述蓄電池的運行進行控制，直到所述燃料電池實時的輸出負荷穩定為所述當前需求負荷，或者所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令。

4、根據所述變化狀態和所述soc對所述燃料電池和所述蓄電池進行控制，具體包括：如果所述變化狀態是增大，且所述soc大于第一預設值，則自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數運行，并控制所述蓄電池以第一負荷差放電，其中，所述第一負荷差為所述當前需求負荷與所述燃料電池實時的輸出負荷之差；如果所述變化狀態是增大，且所述soc小于或等于所述第一預設值，則自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數的m倍運行，并在所述燃料電池實時的輸出負荷上升至所述當前需求負荷時，恢復所述燃料電池以當前需求負荷對應的參數運行，其中，m＞1；如果所述變化狀態是減小，且所述soc小于第二預設值，則自當前時刻起，控制所述燃料電池以需求負荷對應的參數運行，并控制所述蓄電池以第二負荷差充電，其中，所述第二負荷差為所述燃料電池實時的輸出負荷與所述當前需求負荷之差；如果所述變化狀態是減小，且所述soc大于或等于所述第二預設值，則自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數的n倍運行，并在所述燃料電池實時的輸出負荷下降至所述當前需求負荷時，恢復所述燃料電池以當前需求負荷對應的參數運行，其中，0＜n＜1。

5、所述燃料電池的參數包括空氣的流量和壓力以及燃料流量。

6、其中，所述燃料電池的參數控制部件由所述蓄電池供電。

7、如果所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令，則返回步驟s1。

8、一種船舶動力系統的控制裝置，所述船舶動力系統為包括燃料電池和蓄電池的混合動力系統，所述燃料電池和所述蓄電池分別通過相應的第一變換器連接到直流母線，所述直流母線通過多個第二變換器分別連接到相應的多個用電設備，所述裝置包括：第一獲取模塊，所述第一獲取模塊用于根據所述多個用電設備當前時刻接收到的負荷調節指令獲取當前需求負荷；第二獲取模塊，所述第二獲取模塊用于獲取所述蓄電池在當前時刻的soc；判斷模塊，所述判斷模塊用于判斷所述當前需求負荷相對于執行所述負荷調節指令之前的歷史實際負荷的變化狀態是增大還是減小；控制模塊，所述控制模塊用于根據所述變化狀態和所述soc對所述燃料電池和所述蓄電池的運行進行控制，直到所述燃料電池實時的輸出負荷穩定為所述當前需求負荷，或者所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令。

9、所述控制模塊具體用于：當所述變化狀態是增大，且所述soc大于第一預設值時，自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數運行，并控制所述蓄電池以第一負荷差放電，其中，所述第一負荷差為所述當前需求負荷與所述燃料電池實時的輸出負荷之差；當所述變化狀態是增大，且所述soc小于或等于所述第一預設值時，自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數的m倍運行，并在所述燃料電池實時的輸出負荷上升至所述當前需求負荷時，恢復所述燃料電池以當前需求負荷對應的參數運行，其中，m＞1；當所述變化狀態是減小，且所述soc小于第二預設值時，自當前時刻起，控制所述燃料電池以需求負荷對應的參數運行，并控制所述蓄電池以第二負荷差充電，其中，所述第二負荷差為所述燃料電池實時的輸出負荷與所述當前需求負荷之差；當所述變化狀態是減小，且所述soc大于或等于所述第二預設值時，自當前時刻起，控制所述燃料電池以所述當前需求負荷對應的參數的n倍運行，并在所述燃料電池實時的輸出負荷下降至所述當前需求負荷時，恢復所述燃料電池以當前需求負荷對應的參數運行，其中，0＜n＜1。

10、所述燃料電池的參數包括空氣的流量和壓力以及燃料流量。

11、其中，所述燃料電池的參數控制部件由所述蓄電池供電。

12、在所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令時，所述第一獲取模塊根據所述多個用電設備接收到的新的負荷調節指令獲取新的當前需求負荷。

13、本發明的有益效果：

14、本發明首先根據多個用電設備當前時刻接收到的負荷調節指令獲取當前需求負荷，并獲取蓄電池在當前時刻的soc，然后根據當前需求負荷是增大還是減小的變化狀態及soc對燃料電池和蓄電池的運行進行控制，由此，能夠根據需求負荷的變化狀態控制燃料電池和蓄電池協同工作，既能夠充分發揮燃料電池的優勢，又能夠達到較佳的動力性能。

技術特征：

1.一種船舶動力系統的控制方法，其特征在于，所述船舶動力系統為包括燃料電池和蓄電池的混合動力系統，所述燃料電池和所述蓄電池分別通過相應的第一變換器連接到直流母線，所述直流母線通過多個第二變換器分別連接到相應的多個用電設備，所述方法包括以下步驟：

2.根據權利要求1所述的船舶動力系統的控制方法，其特征在于，根據所述變化狀態和所述soc對所述燃料電池和所述蓄電池進行控制，具體包括：

3.根據權利要求2所述的船舶動力系統的控制方法，其特征在于，所述燃料電池的參數包括空氣的流量和壓力以及燃料流量。

4.根據權利要求3所述的船舶動力系統的控制方法，其特征在于，其中，所述燃料電池的參數控制部件由所述蓄電池供電。

5.根據權利要求2-4中任一項所述的船舶動力系統的控制方法，其特征在于，如果所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令，則返回步驟s1。

6.一種船舶動力系統的控制裝置，其特征在于，所述船舶動力系統為包括燃料電池和蓄電池的混合動力系統，所述燃料電池和所述蓄電池分別通過相應的第一變換器連接到直流母線，所述直流母線通過多個第二變換器分別連接到相應的多個用電設備，所述裝置包括：

7.根據權利要求6所述的船舶動力系統的控制裝置，其特征在于，所述控制模塊具體用于：

8.根據權利要求7所述的船舶動力系統的控制裝置，其特征在于，所述燃料電池的參數包括空氣的流量和壓力以及燃料流量。

9.根據權利要求8所述的船舶動力系統的控制裝置，其特征在于，其中，所述燃料電池的參數控制部件由所述蓄電池供電。

10.根據權利要求6-9中任一項所述的船舶動力系統的控制裝置，其特征在于，在所述多個用電設備接收到新的負荷調節指令時，所述第一獲取模塊根據所述多個用電設備接收到的新的負荷調節指令獲取新的當前需求負荷。

技術總結
本發明涉及船舶動力系統技術領域，提供一種船舶動力系統的控制方法和裝置，船舶動力系統包括燃料電池和蓄電池，燃料電池和蓄電池分別通過相應的第一變換器連接到直流母線，直流母線通過多個第二變換器連接到多個用電設備，所述方法包括：根據多個用電設備當前時刻接收到的負荷調節指令獲取當前需求負荷；獲取蓄電池在當前時刻的SOC；判斷當前需求負荷相對于執行負荷調節指令之前的歷史實際負荷的變化狀態是增大還是減小；根據變化狀態和SOC對燃料電池和蓄電池的運行進行控制，直到燃料電池實時的輸出負荷穩定為當前需求負荷，或者多個用電設備接收到新的負荷調節指令。本發明既能夠充分發揮燃料電池的優勢，又能夠達到較佳的動力性能。

技術研發人員：馬海東,烏云翔,劉云超,張慧,顏卓翁,朱高元,管躍,高雙建,張曉峰
受保護的技術使用者：青島港輪駁有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/20