[發(fā)明專利]一種船舶電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210398593.6
• 申請(qǐng)日: 2022-04-15
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114756965A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉魯鋒;付立軍;紀(jì)鋒;劉路輝;郝曉亮;劉少鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)人民解放軍海軍工程大學(xué)
• 主分類號(hào): G06F30/15
• 分類號(hào): G06F30/15;G06F30/18;G06F30/20;G06N7/00;H02J3/00;G06F111/08;G06F113/04;G06F119/02
• 代理公司: 武漢開(kāi)元知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42104
• 代理人: 馬輝;張繼巍

本發(fā)明提供了一種船舶電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方法，構(gòu)建船舶電網(wǎng)拓?fù)渖蓸?shù)?選取可靠冗余支路增加船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃?利用蒙特卡羅法計(jì)算增加可靠冗余支路后的船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃?判斷船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃赃_(dá)標(biāo)情況。有效解決了因計(jì)算精度與計(jì)算復(fù)雜度矛盾突出導(dǎo)致窮舉方法的尋優(yōu)困難問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了全系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)兼顧適裝性和可靠性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；構(gòu)建了一套相對(duì)完整的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法體系，為船舶電力系統(tǒng)的總體方案提供較為完善的優(yōu)化設(shè)計(jì)技術(shù)支撐。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)分析和能量管理領(lǐng)域，具體涉及一種船舶電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方法。

背景技術(shù)

對(duì)于現(xiàn)代全電力船舶，電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)多種能源的綜合管理、靈活配置和高效利用。在軍用領(lǐng)域，它作為連接艦船發(fā)電機(jī)和設(shè)備負(fù)載的供電路徑，將電能轉(zhuǎn)換后分別供給推進(jìn)、武器和日用負(fù)載，通過(guò)轉(zhuǎn)換路徑保證重要負(fù)載的供電連續(xù)性；在民用領(lǐng)域，它為船舶接納傳統(tǒng)柴油機(jī)和新型LNG、鋰電池等提供的不同形式的能源，通過(guò)逆變器將這些能源轉(zhuǎn)化為電能供給推進(jìn)和日用負(fù)載，通過(guò)簡(jiǎn)化重構(gòu)實(shí)現(xiàn)船舶的節(jié)能減排目標(biāo)。除供電連續(xù)性的網(wǎng)絡(luò)可靠性關(guān)鍵指標(biāo)外，還需要考慮船舶狹小空間、有限重量和備件數(shù)量的制約，隨著設(shè)備冗余度的增長(zhǎng)，全系統(tǒng)的總體積和總重量都會(huì)同步上升，作為優(yōu)化問(wèn)題的約束條件，不能超過(guò)船舶方案的預(yù)期指標(biāo)，與提高供電連續(xù)性的矛盾突出，給網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)帶來(lái)了困難。因此，需要開(kāi)拓一種新的優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，滿足船舶電力系統(tǒng)的總體需求。然而，在研究考慮可靠性與適裝性的船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)方法時(shí)，存在以下三方面的難點(diǎn)：

1)適裝性與可靠性的優(yōu)化目標(biāo)矛盾突出。若網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性不達(dá)標(biāo)，需要增加網(wǎng)絡(luò)冗余度，與優(yōu)化系統(tǒng)適裝性存在矛盾，導(dǎo)致適裝性變差。

2)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法缺乏優(yōu)化理論依據(jù)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法一般在幾種典型網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上，人工對(duì)幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行比較，缺乏優(yōu)化理論依據(jù)，導(dǎo)致該類方法難以得到最優(yōu)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

3)窮舉方法的計(jì)算復(fù)雜度呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)。窮舉方法通過(guò)組合優(yōu)化，能夠設(shè)計(jì)多源船舶配電網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，但計(jì)算復(fù)雜度呈幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，導(dǎo)致該類方法的尋優(yōu)效率較低。

同時(shí)，現(xiàn)代船舶電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的顯著增大也使得傳統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和窮舉方法不再適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種兼顧可靠性與適裝性的船舶電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方法，從而保證大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可行性和最優(yōu)性。

本發(fā)明提供了一種船舶電網(wǎng)拓?fù)鋬?yōu)化方法，包括以下步驟：

1)構(gòu)建船舶電網(wǎng)拓?fù)渖蓸?shù)

2)選取可靠冗余支路增加步驟1)中船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃?/p>

3)利用蒙特卡羅法計(jì)算步驟2)中增加可靠冗余支路后的船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃?/p>

4)根據(jù)步驟3)判斷船舶電網(wǎng)拓?fù)涞目煽啃赃_(dá)標(biāo)情況。

進(jìn)一步地，所述步驟1)的具體過(guò)程為：

1.1)建立船舶電網(wǎng)的圖論模型G(V,E)，根據(jù)圖論模型G(V,E)中每個(gè)節(jié)點(diǎn){v₁,v₂,…,v_n}獲得節(jié)點(diǎn)可靠性指標(biāo)值{r_v1,r_v2,…,r_vn}和根據(jù)圖論模型G(V,E)中每條支路{e₁,e₂,…,e_m}獲得支路可靠性指標(biāo)值{r_e1,r_e2,…,r_em}；

其中，n為節(jié)點(diǎn)數(shù)；m為支路數(shù)；V＝{v₁,v₂,…,v_n}；E＝{e₁,e₂,…,e_m}；