船舶の統合電力およびエネルギーシステムのためのエネルギー貯蔵と負荷脱落のリアルタイムハイブリッド制御

Grunnleggende konsepter

現代の船舶電力システムにおけるエネルギー管理方法論を提案し、システムの弾力性を向上させることが主な目的である。

Sammendrag

この論文は、現代の船舶電力システムにおけるオリジナルなエネルギー管理方法論を紹介しています。様々なエネルギー貯蔵システム（ESS）を統合することで、効率的なエネルギー管理システム（EMS）の設計に課題が生じています。提案されたEMSは、多くの目標を達成することを目指しており、主要な目的は負荷削減を最小限に抑えることです。また、第二の目的は異なる種類のESSを効果的に管理することです。発電機、SCESS、BESSの異なるランプレート特性を考慮し、提案されたEMSはこれらの違いを活用して最適な長期スケジュールを決定します。さらに、提案されたEMSはESSのSoCバランスを取り、SCESSのSoCレベルを優先し、BESSとSCESSの効率的な運用を確保します。リアルタイムEMS実装を可能にするreceding horizon optimization手法も導入されています。

Statistikk

100 - 240 Wh/kg のEnergy Density (BESS)
1 - 5 Wh/kg のEnergy Density (SCESS)
1,000 - 3,000 W/kg のPower Density (BESS)
10,000+ W/kg のPower Density (SCESS)
BESSサイクル寿命: 500+
SCESSサイクル寿命: 100,000+
BESS平均寿命: 5 - 10年
SCESS平均寿命: 10 - 15年
BESS充放電時間: 30 - 600 m
SCESS充放電時間: 1 - 10 s
BESS充放電効率: 70 - 85 %
SCESS充放電効率: 85 - 98 %

Sitater

"Contemporary ship power systems (SPS) are undergoing a transition towards the adoption of fully electric vessels known as all-electric ships (AES)."
"The integration of electrification into SPS facilitates the utilization of ESS to enhance the optimization of fuel consumption and adeptly manage substantial power ramp-rate demands."
"The proposed EMS balances the state-of-charge (SoC) of ESS and prioritizes the SCESS’s SoC levels to ensure the efficient operation of BESS and SCESS."

Viktige innsikter hentet fra

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

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

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

Dypere Spørsmål

どうしてRHOアプローチがFHOよりも優れていると考えられますか？

RHOアプローチがFHOよりも優れている理由はいくつかあります。まず、RHOは短い時間間隔で最適化問題を解決するため、計算量が少なくリアルタイム制御に適しています。一方、FHOでは長期のトラジェクトリーを扱うため、計算量が増加し実時間制御には向いていません。さらに、RHOはシステムの不確実性に対処する能力が高く、測定値を取り入れながら最適な意思決定を行うことができます。この点でもFHOよりも効果的です。

この研究が将来的にどういった影響や応用が考えられますか？

この研究は船舶の電力システムだけでなく、他の産業や分野でも応用可能性があります。例えば、再生可能エネルギーシステムやマイクログリッドなどのエネルギーシステム管理においても同様の手法を活用することで効率的な運用や負荷軽減を実現できる可能性があります。

この研究から得られた知見は他の産業や分野でも有用だと思いますか？

はい、この研究から得られた知見は他の産業や分野でも非常に有用だと考えられます。特にエネルギー管理システムや電力系統安定化技術開発などの領域では、本研究で提案された方法論や手法を活用することで効率的な操作やリアルタイム制御を実現することが期待されます。また、これらの知見はインフラストラクチャーやサプライチェーン管理など幅広い分野に応用される可能性もあります。