考虑任务负荷波动的多电飞机电力成本核算与分配机制研究
李润宸 （ 深圳大学机电与控制工厂学院 ）
王怀智 （ 深圳大学机电与控制工厂学院 ）
常 瑜 （ 天津商业大学艺术学院 ）
https://doi.org/10.37155/2972-4333-0403-41Abstract
针对多电飞机电力系统中成本核算精度不足与资源配置效率低下的问题，本文提出了一种将任务负荷时 变特性纳入的电力成本人工智能核算与分配机制。首先，基于飞行阶段划分与负荷类别区分，建立了能够刻画起飞、 爬升、巡航等各阶段动态特征的时变负荷模型；其次，构建了发电机—储能混合供电系统的动力学与约束模型，并提 出了一种将燃油消耗、储能等效全循环折旧与运维费用有机融合的综合成本核算方法，以实现对直接成本与隐性寿命 成本的统一计量；进而，在安全性与优先级约束下，建立了以经济性和设备寿命为目标的多目标功率分配模型，并采 用混合整数规划与粒子群等优化策略进行求解，以兼顾全局最优性与求解效率。基于某型短程客机两小时典型飞行剖 面的仿真验证表明：与传统固定分配策略相比，所提机制在保证安全供电的前提下能够显著降低系统运行成本并延长 电池循环寿命。研究为多电飞机的能量管理及经济性评估提供了系统化的理论框架与工程实现路径，对提升民用航空 运行经济性与推进节能减排具有重要参考价值。
Keywords
多电飞机；任务负荷波动；电力成本核算；多目标优化；储能管理Full Text
PDFReferences
[1]李璐,张泽端,毕贵红,等.“双碳”目标下基于系统
动力学的发电行业碳减排政策研究[J].电力系统保护与控
制,2024,52(12):69-81.
[2]张智刚,康重庆.碳中和目标下构建新型电力系统的
挑战与展望[J].中国电机工程学报,2022,42(08):2806-2819.
[3]丁仲礼，张涛.碳中和：逻辑体系与技术需求[M].
北京：科学出版社,2022.
[4]纪宇晗,孙侠生,俞笑,等.双碳战略下的新能源航空
发展展望[J].航空科学技术，2022，33（12）：1-11.
[5] 杨建忠,欧阳晶鹏,陈希远,等.多电飞机电动环境控
制系统设计研究综述[J].航空工程进展,2022,13(04):11-24.
[6] 王莉,殷子涵,杨善水,等.多电/全电飞机供电系统架
构发展及关键技术[J].中国电机工程学报,1-18,2025,10.
[7]满毅.混合动力小型飞机模型预测控制策略研究[J].
航空工程进展,2025,16(05):103-109.
[8]齐扬,李伟林,吴宇,等.航空推进电源系统研究综述
[J].电源学报,2022,20(05):51-59.
[9]尹泽勇,李维,肖为等.我国新能源低空飞行器动力发
展与展望[J].推进技术,1-13,2025,10.
[10]张卓然,许彦武,姚一鸣,等.多电飞机电力系统及其
关键技术[J].南京航空航天大学学报,2022,54(05):969-984.[11]赵永强,马存宝.民用飞机机载设备技术发展趋势
[J].航空工程进展,2024,15(06):115-125.
[12]梁晨,曾博,雷乐意,等.算力-电力联合市场下数据
中心与配电网集成规划：一种多目标区间-随机优化方法
[J].电力系统保护与控制,2025,53(16):120-135.
[13]Rosero, Javier A., Juan Antonio Ortega, Emiliano
Aldabas and Luis Romeral. Moving towards a more electric
aircraft[J].IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine ,22
(2007): 3-9.
[14]王威儒,曹宇龙,王延旭,等.基于模糊推算和动
态控制的风储联合调频控制策略[J].电力系统保护与控
制,2025,53(16):14-27.
[15]潘欢,宁显华,李峰,等.光储直流微电网中光
伏与储能单元控制策略研究[J].电力系统保护与控
制,2025,53(13):59-70.
[16] Buticchi G, Bozhko S, Liserre M, et al. On-board
microgrids for the more electric aircraft[J]. IEEE Transactions
on Industrial Electronics, 2019, 66(7): 5588-5597.
[17] Vratny P C, Forsbach P, Seitz A, et al. Investigation
of universally electric propulsion systems for transport
aircraft[C].22nd ISABE. Phoenix, USA, 2015.
[18] Madonna V, Giangrande P, Galea M. Electrical
power generation in aircraft: Review, challenges, and
opportunities[J]. IEEE Transactions on Transportation
Electrification, 2018, 4(3): 646-659.
[19] Wolpert D H, Macready W G. No free lunch
theorems for optimization[J].IEEE Transactions on
Evolutionary Computation, 1997, 1(1): 67-82.
[20]宋晓辉,王博,曹欣,等.飞机电力系统架构优化与能
量管理策略研究[J].航空工程进展,1-15,2025,10.
[21]李洁,姚征,刘晓悦,等.基于模糊PI控制的多电飞机
配电系统的研究[J].现代电子技术,2025,48(20):18-24.
[22]文启东,梁得亮,张立石,等.全电飞机电力系统多
级可靠性分析与多目标优化设计方法[J].西安交通大学学
报,2022,56(11):126-137.
[23]蒙迪,韩冰,宁方立,等.全电/混动直升机发展及动
力/传动系统综述[J].航空工程进展,1-18,2025-10-21.
[24]吴其桓,朱志宇,郝伟汉,等.考虑负荷时变特
性的船舶电力系统动态重构优化策略[J].中国舰船研
究,2025,20(03):241-248.
[25]唐志星,牛兆伦,樊奕杰,等.基于LSTM-KAN网络
的航空燃油消耗动态时序预测模型[J].空军工程大学学
报,2025,26(05):22-30.
动力学的发电行业碳减排政策研究[J].电力系统保护与控
制,2024,52(12):69-81.
[2]张智刚,康重庆.碳中和目标下构建新型电力系统的
挑战与展望[J].中国电机工程学报,2022,42(08):2806-2819.
[3]丁仲礼，张涛.碳中和：逻辑体系与技术需求[M].
北京：科学出版社,2022.
[4]纪宇晗,孙侠生,俞笑,等.双碳战略下的新能源航空
发展展望[J].航空科学技术，2022，33（12）：1-11.
[5] 杨建忠,欧阳晶鹏,陈希远,等.多电飞机电动环境控
制系统设计研究综述[J].航空工程进展,2022,13(04):11-24.
[6] 王莉,殷子涵,杨善水,等.多电/全电飞机供电系统架
构发展及关键技术[J].中国电机工程学报,1-18,2025,10.
[7]满毅.混合动力小型飞机模型预测控制策略研究[J].
航空工程进展,2025,16(05):103-109.
[8]齐扬,李伟林,吴宇,等.航空推进电源系统研究综述
[J].电源学报,2022,20(05):51-59.
[9]尹泽勇,李维,肖为等.我国新能源低空飞行器动力发
展与展望[J].推进技术,1-13,2025,10.
[10]张卓然,许彦武,姚一鸣,等.多电飞机电力系统及其
关键技术[J].南京航空航天大学学报,2022,54(05):969-984.[11]赵永强,马存宝.民用飞机机载设备技术发展趋势
[J].航空工程进展,2024,15(06):115-125.
[12]梁晨,曾博,雷乐意,等.算力-电力联合市场下数据
中心与配电网集成规划：一种多目标区间-随机优化方法
[J].电力系统保护与控制,2025,53(16):120-135.
[13]Rosero, Javier A., Juan Antonio Ortega, Emiliano
Aldabas and Luis Romeral. Moving towards a more electric
aircraft[J].IEEE Aerospace and Electronic Systems Magazine ,22
(2007): 3-9.
[14]王威儒,曹宇龙,王延旭,等.基于模糊推算和动
态控制的风储联合调频控制策略[J].电力系统保护与控
制,2025,53(16):14-27.
[15]潘欢,宁显华,李峰,等.光储直流微电网中光
伏与储能单元控制策略研究[J].电力系统保护与控
制,2025,53(13):59-70.
[16] Buticchi G, Bozhko S, Liserre M, et al. On-board
microgrids for the more electric aircraft[J]. IEEE Transactions
on Industrial Electronics, 2019, 66(7): 5588-5597.
[17] Vratny P C, Forsbach P, Seitz A, et al. Investigation
of universally electric propulsion systems for transport
aircraft[C].22nd ISABE. Phoenix, USA, 2015.
[18] Madonna V, Giangrande P, Galea M. Electrical
power generation in aircraft: Review, challenges, and
opportunities[J]. IEEE Transactions on Transportation
Electrification, 2018, 4(3): 646-659.
[19] Wolpert D H, Macready W G. No free lunch
theorems for optimization[J].IEEE Transactions on
Evolutionary Computation, 1997, 1(1): 67-82.
[20]宋晓辉,王博,曹欣,等.飞机电力系统架构优化与能
量管理策略研究[J].航空工程进展,1-15,2025,10.
[21]李洁,姚征,刘晓悦,等.基于模糊PI控制的多电飞机
配电系统的研究[J].现代电子技术,2025,48(20):18-24.
[22]文启东,梁得亮,张立石,等.全电飞机电力系统多
级可靠性分析与多目标优化设计方法[J].西安交通大学学
报,2022,56(11):126-137.
[23]蒙迪,韩冰,宁方立,等.全电/混动直升机发展及动
力/传动系统综述[J].航空工程进展,1-18,2025-10-21.
[24]吴其桓,朱志宇,郝伟汉,等.考虑负荷时变特
性的船舶电力系统动态重构优化策略[J].中国舰船研
究,2025,20(03):241-248.
[25]唐志星,牛兆伦,樊奕杰,等.基于LSTM-KAN网络
的航空燃油消耗动态时序预测模型[J].空军工程大学学
报,2025,26(05):22-30.
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