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【科技創(chuàng)新】大連市船舶綠色動力與高效熱管理重點實驗室在氫能驅(qū)動船舶動力系統(tǒng)能量調(diào)控方面取得進(jìn)展

發(fā)布時間:2025-05-19

    近日,輪機(jī)工程學(xué)院大連市船舶綠色動力與高效熱管理重點實驗室在氫能驅(qū)動船舶混合動力系統(tǒng)多能流調(diào)控方面取得進(jìn)展,相關(guān)研究成果以“Electric-Thermal-Gas Synergistic Dynamics in PEMFC-LIB Hybrid Systems for Hydrogen Ships: A Multi-Scale Evaluation Framework”為題發(fā)表于eTransportation(影響因子15.1)。這是我校以唯一通訊單位在該期刊發(fā)表的第一篇研究論文,eTransportation是由交通電動化領(lǐng)域國際著名專家歐陽明高院士創(chuàng)刊建立,涵蓋電動汽車、電動機(jī)車、電動船舶、電動飛機(jī)等各種電動化交通運(yùn)載工具,聚焦動力電池、燃料電池、電驅(qū)動、混合動力、充換電、智能控制、新能源基礎(chǔ)設(shè)施與智慧能源系統(tǒng)等核心技術(shù),蟬聯(lián)全球交通科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的SCI學(xué)術(shù)期刊第1位。

隨著航運(yùn)業(yè)對能源效率可持續(xù)性和減排要求的逐步提升,低碳零碳動力船舶是目前主要研究方向。近些年,氫能驅(qū)動船舶已在多個國家進(jìn)行了研制,成為研究熱點。此類船舶動力系統(tǒng)通常涉及燃料電池、鋰電池等多種能源形式,其運(yùn)行過程中電、熱、氣等多物理場相互耦合作用,對系統(tǒng)性能和可靠性產(chǎn)生復(fù)雜影響。因此,建立能夠準(zhǔn)確描述系統(tǒng)動態(tài)特性的模型,對于優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計、保障安全運(yùn)行以及實現(xiàn)高效能源管理至關(guān)重要。

為了提高質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)與鋰電池(LIB)混合動力系統(tǒng)高效協(xié)同潛力,研究團(tuán)隊構(gòu)建了一維增強(qiáng)(1D+)多物理模型,耦合電、熱與氣體流動響應(yīng),提出基于相對變異指數(shù)(RVI)的響應(yīng)評估方法,系統(tǒng)揭示了三種典型船舶動力系統(tǒng)工況下各物理域的動態(tài)特征與耦合關(guān)系。研究發(fā)現(xiàn),不同物理域響應(yīng)特性顯著差異,其中熱響應(yīng)主導(dǎo)系統(tǒng)波動,電響應(yīng)敏感性強(qiáng),氣流行為與負(fù)載緊密耦合。各運(yùn)行模式在能量協(xié)同、熱管理與穩(wěn)定性方面呈現(xiàn)差異特征。

通過集成建模、分析和評估框架,勾勒出研究工作未來的應(yīng)用前景,強(qiáng)調(diào)了跨系統(tǒng)多物理場交互的維度可擴(kuò)展性、增強(qiáng)系統(tǒng)協(xié)同的異構(gòu)能量耦合以及基于RVI的多物理場統(tǒng)一評估的度量體系,為氫能驅(qū)動船舶動力系統(tǒng)性能優(yōu)化系統(tǒng)電-熱-氣聯(lián)合故障診斷和智能能量管理策略的推進(jìn)奠定了基礎(chǔ)推動船舶能源系統(tǒng)綠色升級

該論文通訊作者為輪機(jī)工程學(xué)院王哲副教授,該工作得到“十四五”國家重點研發(fā)計劃“氫能驅(qū)動典型船舶關(guān)鍵技術(shù)”項目的支持。

來源:輪機(jī)工程學(xué)院


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