美海军开发能源仿真与优化工具

发布日期： 2021-04-09 来源：周宏达 马晓晨 蓝海星智库 访问量：

3月23日，美海军研究实验室官网发布消息称，受美国陆军、美海军陆战队远征能源办公室、美海军陆战队系统司令部共同资助，美海军研究实验室替代能源分部的科研人员研发出一套名为“IPOWER”的仿真软件。该软件可对能源的利用、存储、获取与共享进行模拟，协助能源优化决策，解决战场能源短缺问题。

一、研发背景

在过去的20年中，美海军陆战队面临的能源消耗、能源分配复杂性等问题日趋严重，传统的能源分析方法（如平均值法、假设法）无法满足复杂作战平台能量管理的需求。因此，美海军急需一款能源仿真分析工具，以协助采办人员、后勤人员和士兵做出节能决策。

二、原理内涵

“IPOWER”仿真软件本质上是一种灵活的分析工具，可对多种任务、设备、作战单元、能量管理策略进行高保真模拟。该工具使用复杂的设备模型和系统级能耗分析方法，使用简单的操作界面，保证用户可以快速分析复杂的情况，从而了解设备、战术、战场环境对能源的影响。仿真软件由评估系统和交互界面组成，评估系统利用数据库对可能出现的场景进行估算，随后利用设备模型和任务时间表计算设备的功率流动，并以此生成总耗能指标、储能系统容量配置结果、电池充电阈值、燃料消耗等关键信息。此外，操作员还可根据任务持续时间获取电池荷电状态、光伏发电量等详细信息。软件的交互设计交单易用，操作员通过Web浏览器即可与仿真元件实现交互，浏览器既可以安装在独立计算机上，也可安装在服务器上，并允许多个操作员同时登陆进行操作，评估系统的计算结果最终将以交互式图表的形式呈现给操作员。

“IPOWER”仿真软件具备以下五点优势：一是兼容性好，软件可在Windows和Linux操作系统中正常运行；二是使用与维护简单，软件界面简单易用，数据呈现形式直观易懂，安装与后续升级操作技术门槛低；三是软件集成性好，包含丰富的程序接口，软件工程师可通过简单操作即可集成不同软件；四是灵活性高，操作员可自由创建任务与设备类型，并按需进行分析，甚至可对不存在的设备与场景做出假设，指导科研和采办计划；五是功能强大，可对系统中全部设备进行仿真，仿真对象小到独立的子系统，大到作战单位之间的多个共享系统，甚至能够以单兵或班组为对象进行仿真优化，通过复杂的能量管理逻辑最终确定电池的充放电阈值与班组成员间何时进行电池共享。

三、应用前景

该仿真工具尚未用于实际问题的能量管理，美海军研究实验室正在积极探索如何将该工具与其他软件联合使用。现阶段美陆军正探索利用“IPOWER”软件解决未来步兵的能源需求问题，海军陆战队用以开发下一代远征能源概念，海军研究实验室则以此分析特种作战司令部的电力与能源需求。研发人员表示，未来将扩展“IPOWER”软件的功能，使其能够指导制定武器装备、用电设备的能耗标准，使士兵摆脱能源短缺的困扰，最终将协助国防部解决战场能源问题。

（蓝海星：周宏达 马晓晨）

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