Echtzeit-Hybridsteuerungen für Energie- und Lastabwurfkontrolle auf Schiffen

Core Concepts

Effiziente Energieverwaltung für Schiffsenergiesysteme zur Steigerung der Resilienz.

Abstract

Dieser Artikel präsentiert eine originale Energiemanagement-Methodik zur Verbesserung der Resilienz von Schiffenergiesystemen. Die Integration verschiedener Energiespeichersysteme (ESS) in modernen Schiffenergiesystemen stellt Herausforderungen bei der Gestaltung eines effizienten Energiemanagementsystems (EMS) dar. Das vorgeschlagene EMS zielt darauf ab, mehrere Ziele zu erreichen, darunter die Minimierung von Lastabwürfen und die effektive Verwaltung verschiedener Arten von ESS. Durch die Berücksichtigung der unterschiedlichen Rampenraten von Generatoren, SCESS und BESS nutzt das vorgeschlagene EMS diese Unterschiede, um einen optimalen Langzeitschedule zur Minimierung von Lastabwürfen zu bestimmen. Darüber hinaus gleicht das vorgeschlagene EMS den Ladezustand (SoC) von ESS aus und priorisiert die SoC-Levels von SCESS, um den effizienten Betrieb von BESS und SCESS sicherzustellen. Für eine bessere Rechenleistung wird die Methode der rekursiven Horizontoptimierung eingeführt, die die Implementierung eines Echtzeit-EMS ermöglicht. Ein Vergleich mit der Optimierung mit festem Horizont (FHO) bestätigt deren Wirksamkeit. Simulationen und Ergebnisse zeigen, dass das vorgeschlagene EMS Generatoren, BESS und SCESS effizient verwaltet und die Systemresilienz bei Generationsengpässen gewährleistet. Darüber hinaus reduziert die vorgeschlagene Methodik die Rechenlast erheblich im Vergleich zur FHO-Technik, während sie eine akzeptable Resilienzleistung beibehält.

Stats

Die ESS haben eine maximale Ladekapazität von 80%. Die SCESS werden bevorzugt für das Laden priorisiert. Die SoC-Level der ESS werden ausgeglichen, um eine optimale Leistung sicherzustellen.

Quotes

"Die Integration verschiedener Energiespeichersysteme in modernen Schiffenergiesystemen stellt Herausforderungen bei der Gestaltung eines effizienten Energiemanagementsystems dar." "Das vorgeschlagene EMS zielt darauf ab, mehrere Ziele zu erreichen, darunter die Minimierung von Lastabwürfen und die effektive Verwaltung verschiedener Arten von ESS."

Key Insights Distilled From

Real-time hybrid controls of energy storage and load shedding for integrated power and energy systems of ships

by Linh Vu,Thai... at arxiv.org 03-05-2024

https://arxiv.org/pdf/2403.01102.pdf

Deeper Inquiries

Wie könnte die Energieverwaltungsmethodik auf andere maritime Anwendungen übertragen werden?

Die Energieverwaltungsmethodik, die in der Studie für die Schiffsenergiesysteme entwickelt wurde, könnte auf andere maritime Anwendungen übertragen werden, die ähnliche Anforderungen an die Energieverwaltung haben. Zum Beispiel könnten Offshore-Plattformen, Unterwasserfahrzeuge oder sogar maritime Forschungseinrichtungen von einer ähnlichen Methodik profitieren. Durch die Integration verschiedener Energiespeichersysteme und die Optimierung der Energieflüsse könnten diese Anwendungen ihre Energieeffizienz verbessern, die Systemresilienz erhöhen und die Betriebskosten senken.

Welche potenziellen Nachteile könnten sich aus der Priorisierung von SCESS ergeben?

Die Priorisierung von SCESS in der Energieverwaltungsmethodik könnte einige potenzielle Nachteile mit sich bringen. Zum einen könnten die Kosten für die Implementierung und Wartung von SCESS im Vergleich zu anderen Energiespeichersystemen höher sein, was zu höheren Investitionskosten führen könnte. Darüber hinaus könnten SCESS aufgrund ihrer hohen Leistungsdichte und geringen Energiedichte möglicherweise nicht für Anwendungen geeignet sein, die eine langanhaltende Energieversorgung erfordern. Außerdem könnten SCESS anfälliger für Temperaturschwankungen sein, was ihre Leistungsfähigkeit beeinträchtigen könnte.

Wie könnte die rekursive Horizontoptimierungsmethode in anderen Energiemanagementsystemen eingesetzt werden?

Die rekursive Horizontoptimierungsmethode könnte in anderen Energiemanagementsystemen eingesetzt werden, um die Energieeffizienz zu verbessern, die Systemresilienz zu erhöhen und die Betriebskosten zu senken. Indem sie die Energieflüsse in Echtzeit optimiert und die verschiedenen Energiespeichersysteme und Lasten koordiniert, kann die Methode dazu beitragen, die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von Energiemanagementsystemen in verschiedenen Anwendungen zu steigern. Darüber hinaus kann die rekursive Horizontoptimierungsmethode dazu beitragen, die Reaktionsfähigkeit von Energiemanagementsystemen auf sich ändernde Betriebsbedingungen zu verbessern und eine präventive Wartung zu ermöglichen.