[發明專利]一種動力定位船舶能量管理優化方法

在審

• 申請號: 201710091663.2
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106875063A
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發明（設計）人: 吳德烽;趙珂;俞萬能;廖衛強
• 申請（專利權）人: 集美大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q50/06
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明涉及船舶能量管理系統，特別是一種動力定位船舶能量管理優化方法。

背景技術

船舶能量管理是指根據船舶電力系統的實際需要而產生的對船舶電能進行統一調度，管理和控制。其目的是根據船舶實際工況，綜合考慮船舶機動性、經濟型、電網運行的穩定性和可靠性，協調控制電氣設備，實現電能的優化配置與管理，在滿足連續穩定安全的基礎上兼顧經濟型，確保船舶能量消耗最少。

發電機組調度在陸上已有廣泛應用。國務院頒發《節能發電調度辦法》后，陸續開展了節能發電調度改革的試點工作。規定了電力系統調度的基本原則，按各容量發電機組的供電能耗水平，從低能耗機組到高能耗機組依次安排發電。大規模優化算法是實現節能目標的重要方法，應用到節能發電調度的算法主要有線性規劃法、動態規劃法、遺傳算法、粒子群算法、蟻群算法等。

動力定位船舶能量管理與陸上發電機調度不同，主要體現在：1、船舶能量管理要以船舶安全操作為基礎，對電網的安全穩定提出了更高的要求；2、由于船舶電網線路短、阻抗小，其網損可忽略不計；3、船舶電網相比陸上電網容量較小，負載的變化對發電機影響較大；4、船舶功率變化大，且變化快速，對船舶發電機影響明顯。

目前船舶發電機組調度的主要方法是忽略每臺發電機組的能耗特性，等比例的分配各個發電機組的負荷，易導致船舶能耗高，污染大。陸上發電機組的調度方法雖然能夠減少船舶能耗，取得一定的優化效果，但沒有針對船舶電網進行適當改進，不能滿足船舶能量管理優化的要求。

發明內容

本發明的目的在于提供一種動力定位船舶能量管理優化方法，以克服現有技術中存在的缺陷。

為實現上述目的，本發明的技術方案是：一種動力定位船舶能量管理優化方法，按照如下步驟實現：

步驟S1：建立動力定位船舶能量管理優化數學模型；

步驟S2：設置優化參數，初始化粒子群；

步驟S3：更新粒子群的位置和速度；

步驟S4：判斷粒子群中每個粒子當前迭代數k的粒子位置的適應度是否大于對應粒子搜索過的最優位置p_ibest的適應度，若是，則執行步驟S5，否則保留該粒子的歷史最優位置，并執行步驟S6；

步驟S5：更新相應粒子的最優位置p_ibest，令并執行步驟S6；

步驟S6：判斷當前迭代數k中所有粒子的最優位置的適應度是否大于記錄的粒子群中所有粒子的歷史全局最優位置g_best，若是，則執行步驟S7，否則保留粒子的歷史全局最優位置，并執行步驟S8；

步驟S7：更新粒子群的歷史全局最優位置g_best，令并執行步驟S8；

步驟S8：判斷是否滿足終止條件，若是，則結束，得到最優可行解，并根據該最優可行解對動力定位船舶能量管理進行優化，否則返回步驟S3。

在本發明一實施例中，在所述步驟S1中，所述動力定位船舶能量管理優化數學模型包括目標函數和約束條件；所述目標函數包括：最低燃料消耗；所述約束條件包括：機組出力約束以及機組平衡約束。

在本發明一實施例中，在所述步驟S1中，記每臺發電機的輸出功率為p_Gj，每臺發電機組的額定功率為p_j^max，第n臺發電機組功率最大，額定功率為p_n^max，船舶總負荷為p_D，則令：

則所述動力定位船舶能量管理優化數學模型為：

其中，p_G為發電機組的輸出總功率與功率最大發電機的額定功率的比值；F(p_G)為發電機組消耗燃料的總量；p_j為第j臺機組輸出功率與其額定功率的比值；p_j’為第j臺機組額定功率與功率最大發電機額定功率的比值；a_j、b_j、c_j為第j臺機組燃料消耗系數；p_jmin為第j臺機組最小輸出功率與其額定功率的比值；p_jmax為第j臺機組最大輸出功率與其額定功率的比值；p_D’為船舶總負荷與功率最大發電機的額定功率的比值。