[發(fā)明專利]一種用于電力推進船的綜合電力負荷預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011304575.4
• 申請日: 2020-11-19
• 公開（公告）號: CN112389607B
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉宏達;徐哲;黃曼磊;盧芳
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號: B63B79/30
• 分類號: B63B79/30;B63B79/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提供一種用于電力推進船的綜合電力負荷預(yù)測方法，包括電力推進負荷預(yù)測和船舶基本設(shè)備、生活用電預(yù)測，所述船舶基本設(shè)備、生活用電預(yù)測利用深度學(xué)習(xí)算法計算，所述電力推進負荷預(yù)測包括外力引起的船舶運動和維持船舶推進所需推力；所述外力引起的船舶運動包括波浪模型建立、風(fēng)能模型建立和海洋模型建立；所述維持船舶推進所需推力包括主推進器和船首推進器，本發(fā)明可以充分考慮到電推船的特點，達到準(zhǔn)確的負荷預(yù)測。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種綜合電力負荷預(yù)測方法，尤其涉及一種用于電力推進船的綜合電力負荷預(yù)測方法。

背景技術(shù)

目前，隨著船舶向大型化和多功能化發(fā)展，遠洋運輸中大型和超大型船舶的需求越來越多，對船舶電力系統(tǒng)提出的要求也越來越高。準(zhǔn)確的負荷預(yù)測可以降低電力系統(tǒng)運行的成本。船舶電力系統(tǒng)處于動態(tài)變化的運行情況比較多，系統(tǒng)的動態(tài)變化范圍也比較大，這些直接影響了電網(wǎng)的穩(wěn)定，需要我們及時的對船舶電力負荷的變化做出預(yù)測，據(jù)此進行電網(wǎng)的電力調(diào)度，這樣就能把負荷變化對電網(wǎng)的影響控制在合理的范圍內(nèi)，保證船舶電力系統(tǒng)的經(jīng)濟穩(wěn)定的運行。

電力推進船負荷主要可以分為兩部分：電力推進部分和船舶基本設(shè)備、生活用電。隨著人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)再到深度學(xué)習(xí)方法的產(chǎn)生使得負荷預(yù)測精確度逐步增高。LSTM、CNN、DBN、RNN等深度學(xué)習(xí)方法也不斷被驗證效果明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的預(yù)測方法。目前在船舶電力負荷預(yù)測上均采用的是這種人工智能方法進行預(yù)測。這就需要用大量的歷史數(shù)據(jù)去進行訓(xùn)練和測試以達到預(yù)測的準(zhǔn)確性。同時這也存在這許多問題，由于海上環(huán)境的多變以及航線的變化使得對同一組數(shù)據(jù)進行預(yù)測的結(jié)果可能準(zhǔn)確性不是很強。如果對每種可能的情況下的數(shù)據(jù)都進行訓(xùn)練顯然是不可行的。同時得到不同工況下多年數(shù)據(jù)信息也比較困難。

電力推進船電力負荷中推進負荷占比比較大，推進負荷預(yù)測的準(zhǔn)確程度直接可以降低船舶電力系統(tǒng)運行成本。電力推進船由推進電機旋轉(zhuǎn)的螺旋槳驅(qū)動，螺旋槳的功耗因海洋環(huán)境而變化。風(fēng)、波浪為影響負荷的主要外界因素，在這樣不同海洋環(huán)境，船的不同航行速度和航行位置的負荷采用先前的單一的方法會面臨很多不確定因素。進而給負荷預(yù)測帶來很多問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了提供一種適用于不同海洋環(huán)境下電力消耗預(yù)測的用于電力推進船的綜合電力負荷預(yù)測方法。

本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的：

一種用于電力推進船的綜合電力負荷預(yù)測方法，包括電力推進負荷預(yù)測和船舶基本設(shè)備、生活用電預(yù)測，所述船舶基本設(shè)備、生活用電預(yù)測利用深度學(xué)習(xí)算法計算，所述電力推進負荷預(yù)測包括外力引起的船舶運動和維持船舶推進所需推力；所述外力引起的船舶運動包括波浪模型建立、風(fēng)能模型建立和海洋模型建立；所述維持船舶推進所需推力包括主推進器和船首推進器，具體步驟如下：

步驟一：計算由于海洋環(huán)境引起的外力：

1.1、波浪模型建立：從海浪譜中獲得；

式中：H_1/3為顯著有效波高；T_p為峰值頻率周期；γ為譜峰提升因子，平均值為3.3；γ^A為峰值頻率：

式中：ω為波頻率；為峰值頻率；

1.2：風(fēng)模型建立：用船舶速度用方程式來描述；

式中：ρ_A為空氣密度；C_AX為x分量風(fēng)系數(shù)；C_AY為y分量風(fēng)系數(shù)；C_H為傾斜效應(yīng)系數(shù)；為相對風(fēng)向；為相對風(fēng)速；A_T為前投射面積；A_L為橫向投射面積；

1.3：洋流模型建立：