[發(fā)明專利]一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新能源船舶節(jié)能減排方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2021-05-06
• 公開（公告）號: CN113193554B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發(fā)明（設計）人: 文書禮;朱淼;徐莉婷;龔麗琴;相萌;顧明昌
• 申請（專利權）人: 上海交通大學;上海齊耀螺桿機械有限公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00;H02J3/46;H02J3/38
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權代理有限公司 31236
• 代理人: 胡晶

本發(fā)明提供了一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新能源船舶節(jié)能減排方法及系統(tǒng)，包括：步驟S1：船載光伏發(fā)電系統(tǒng)和船載風力發(fā)電系統(tǒng)基于深度學習構建船載新能源發(fā)電數(shù)據(jù)驅(qū)動模型；步驟S2：基于深度學習網(wǎng)絡構建船載新能源發(fā)電預測模型，船載新能源發(fā)電預測模型利用船載新能源發(fā)電數(shù)據(jù)驅(qū)動模型對船載新能源發(fā)電出力進行預測，得到預測信息；步驟S3：根據(jù)預測信息，利用智能優(yōu)化算法，對船舶柴油發(fā)電機進行優(yōu)化；本發(fā)明通過所提出的數(shù)據(jù)驅(qū)動模型，可以掌握船載新能源發(fā)電規(guī)律，對船載新能源發(fā)電進行有效預測，有助于船舶更好的利用新能源。

技術領域

本發(fā)明涉及人工智能與船舶技術領域，具體地，涉及一種基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的新能?源船舶節(jié)能減排方法及系統(tǒng)。

背景技術

作為海運重要的交通工具，船舶承擔了近90％的物流需求，但由于燃油效率低，船舶也相應地制造了全球約5％的溫室氣體排放量。在全球化石能源逐漸減少、環(huán)境?問題日益突出、燃油成本和運輸成本與日俱增的趨勢下，國際海事組織頒布了一系?列法律和規(guī)范，嚴格限制傳統(tǒng)船舶的污染氣體排放。目前，世界各國都在積極探索?解決船舶能效問題的新方法。

將新能源發(fā)電技術應用到船舶電力系統(tǒng)，以減少燃油的消耗，給船舶節(jié)能減排?提供了新思路。船舶行駛在廣闊的海洋上，光照資源豐富充足，新能源發(fā)電不僅能?夠減少化石能源的消耗，還可降低船舶溫室氣體排放量。然而，新能源船舶電力系?統(tǒng)是一個移動的，長期處于孤島運行的特殊微電網(wǎng)。不同于陸地固定式微電網(wǎng)，船?載新能源發(fā)電系統(tǒng)不僅受到自然條件的影響，還受到船舶航行和搖擺的影響，其輸?出波動更加劇烈。因此，船舶的綠色、安全、穩(wěn)定的運行亟需綜合考慮新能源發(fā)電?的不確定性，探清船載新能源發(fā)電特性和規(guī)律。

目前，鮮有人研究新能源發(fā)電技術應用到船舶電力系統(tǒng)后對其節(jié)能減排的影響，現(xiàn)有船舶的節(jié)能減排解決方案往往集中在確定性分析方法，尚未考慮數(shù)據(jù)驅(qū)動分析?方法，船載新能源發(fā)電特性尚未明晰。文獻[1]利用模糊綜合評價方法，構建了面向?大型太陽能油船的節(jié)能減排評估體系。但是，光伏發(fā)電出力特性和不確定性均未考?慮，當船載光伏發(fā)電系統(tǒng)輸出發(fā)生變化時，評價結果將不可信。文獻[2]提出了一種?改進的增壓技術，優(yōu)化了船用柴油機燃燒過程，從而達到以控制燃油排放污染、提?高燃油燃燒效率的目的。但該方法未考慮新能源發(fā)電對于船舶電力系統(tǒng)的影響。

隨著綠色船舶事業(yè)的不斷發(fā)展，將新能源發(fā)電技術應用到船舶電力系統(tǒng)中，解?決傳統(tǒng)船舶油耗高、污染重等問題已迫在眉睫。然而，新能源發(fā)電存在著隨機性、?不確定性等特點，船舶高效利用新能源的前提是探清船載新能源發(fā)電規(guī)律，并能夠?結合智能優(yōu)化方法，實現(xiàn)船舶節(jié)能減排的目的。

文獻1船舶多清潔能源混合動力系統(tǒng)優(yōu)化設計方法公開了多清潔能源混合動力系統(tǒng)可通過采用多種清潔能源有效提高船舶的綠色化水平，但多清潔能源的不同特?點會增加混合動力系統(tǒng)配置優(yōu)化設計的復雜性，目前缺少對多清潔能源混合動力系?統(tǒng)優(yōu)化配置方法的研究。對此，基于燃料電池、鋰離子電池、超級電容和柴油發(fā)電?機的混合動力系統(tǒng)形式，提出一種基于小波變換和遺傳算法的多清潔能源混合動力?系統(tǒng)優(yōu)化配置方法。分析結果表明：提出的混合動力系統(tǒng)優(yōu)化配置方法能在滿足船?舶最大功率需求的同時，提高船舶的經(jīng)濟性，降低二氧化碳排放，進而提高船舶的?整體能效水平。該文獻針對船舶燃油消耗高和污染嚴重的問題，提出了一種混合式?儲能解決方案。船載柴油機發(fā)電系統(tǒng)通過與混合式儲能系統(tǒng)的配合可提高能效水平，?但未考慮新能源發(fā)電技術在船舶上的應用，也尚未考慮新能源發(fā)電對于船舶節(jié)能減?排的影響，相關方法僅適用于傳統(tǒng)船舶電站。