随着我国社会、科技的发展，人民生活水平的提高，对港口物流的需求日益增大，从而导致了港口日常运作过程中的能耗及污染愈加严重。为了响应国家绿色可持续发展的号召，越来越多的港口通过对起重机加装储能器完成了混合动力系统的升级改造，新型混合动力起重机与传统起重机相比具有耗能少、环保、经济等优点。超级电容由于其优异的储能特性，在混合动力起重机领域具有巨大的发展潜力，但其制造成本较高，且在混合动力系统改造中常以经验对其配置进行选择，不仅提高了系统的配置成本，能量回收效率也无法得到保障。因此，针对混合动力系统超级电容配置方法开展研究，对推广混合动力技术、节能减排等方面非常有利，具有重要的实际工程意义。
本文主要研究内容如下：
（1）通过对多动力源起重机系统进行研究，确定系统中可回收能量以及起重机系统能量传递过程中的损耗和回收效率，对比分析混合动力系统常见的三种基本结构并加以选择。随后分别对超级电容、柴油发电机以及双向DC/DC变换器特性进行了详细研究，为后续建模仿真提供了理论基础。
（2）在理论分析的基础上，根据研究目标，设计完整的仿真系统框架，基于MATLAB/Simulink仿真环境，分别完成包括负载功率需求仿真模型、储能系统模型以及柴油发电机油耗模型的搭建，并以相对应的控制策略模型将其进行组合，形成完整的混合动力仿真系统。
（3）以港口装备节能技术综合试验平台的配置参数以及两种不同负载下的试验工况为输入，将实验平台实际测试结果与仿真结果相对比，验证了该仿真系统的准确性与可行性，为后文优化混合动力系统超级电容的配置参数提供了技术支持。
（4）提出一种门式起重机混合动力系统超级电容配置参数的优化匹配方法，将对天津港门式起重机实际工况调研结果为输入，基于实验平台起重机参数为基础，以初始购置成本、更换成本以及运营成本在内的起重机全寿命期间内总成本为优化目标函数。并在功率平衡、极限工况、能量回收效率、SOC区间等约束条件下，通过粒子群算法对目标函数寻优，获取在门式起重机全寿命周期内成本最低的混合动力系统超级电容关键配置参数。
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