[发明专利]具有自动故障隔离的动力定位船舶能量管理优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及船舶能量管理系统，特别是一种具有自动故障隔离的动力定位船舶能量管理优化方法。

背景技术

船舶能量管理是指根据船舶电力系统的实际需要而产生的对船舶电能进行统一调度，管理和控制。其目的是根据船舶实际工况，综合考虑船舶机动性、经济型、电网运行的稳定性和可靠性，协调控制电气设备，实现电能的优化配置与管理，在满足连续稳定安全的基础上兼顾经济型，确保船舶能量消耗最少。

发电机组调度在陆上已有广泛应用。国务院颁发《节能发电调度办法》后，陆续开展了节能发电调度改革的试点工作。规定了电力系统调度的基本原则，按各容量发电机组的供电能耗水平，从低能耗机组到高能耗机组依次安排发电。大规模优化算法是实现节能目标的重要方法，应用到节能发电调度的算法主要有线性规划法、动态规划法、遗传算法、粒子群算法、蚁群算法等。

动力定位船舶能量管理与陆上发电机调度不同，主要体现在：1、船舶能量管理要以船舶安全操作为基础，对电网的安全稳定提出了更高的要求；2、由于船舶电网线路短、阻抗小，其网损可忽略不计；3、船舶电网相比陆上电网容量较小，负载的变化对发电机影响较大；4、船舶功率变化大，且变化快速，对船舶发电机影响明显。

目前船舶发电机组调度的主要方法是忽略每台发电机组的能耗特性，等比例的分配各个发电机组的负荷，易导致船舶能耗高，污染大。陆上发电机组的调度方法虽然能够减少船舶能耗，取得一定的优化效果，但没有针对船舶电网进行适当改进，不能满足船舶能量管理优化的要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有自动故障隔离的动力定位船舶能量管理优化方法，以克服现有技术中存在的缺陷。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种具有自动故障隔离的动力定位船舶能量管理优化方法，按照如下步骤实现：

步骤S1：确定动力定位船舶所需功率；

步骤S2：建立所述动力定位船舶能量管理优化数学模型；

步骤S3：设置优化参数，初始化种群，并按照适应度排序；

步骤S4：通过轮盘赌选择法选择个体；

步骤S5：通过单点交叉方式进行交叉操作；

步骤S6：通过小概率变异方式进行变异操作；

步骤S7：用子代替代所选择的父代，产生新一代种群，并按照适应度高低排序；

步骤S8：判断是否满足终止条件，若满足，则输出最优可行解，并执行步骤S9，否则返回步骤S4；

步骤S9：根据最优可行解对动力定位船舶能量管理进行优化；

步骤S10：通过一观测器观测发电机组的运行状态；

步骤S11：判断运行发电机组是否发生故障；若发生故障，执行所述步骤S12，否则返回所述步骤S10；

步骤S12：对发生故障发电机组进行故障隔离；

步骤S13：对动力定位船舶发电机组进行重新调度，并返回所述步骤S10。

在本发明一实施例中，在所述步骤S2中，所述动力定位船舶能量管理优化数学模型包括：目标函数和约束条件；所述目标函数包括：燃料消耗最低；约束条件包括：机组处理约束以及机组平衡约束。

在本发明一实施例中，所述动力定位船舶能量管理优化模型为：

其中，p_Gj为动力定位船舶每台发电机组的输出功率，p_j^max为每台发电机组的额定功率，记第n台发电机组功率最大，p_n^max为额定功率，p_D为船舶总负荷，p_G为发电机组的输出总功率与功率最大发电机的额定功率的比值；F(p_G)为发电机组消耗燃料的总量；p_j为第j台机组输出功率与其额定功率的比值；p_j’为第j台机组额定功率与功率最大发电机额定功率的比值；a_j、b_j、c_j为第j台机组燃料消耗系数；p_jmin为第j台机组最小输出功率与其额定功率的比值；p_jmax为第j台机组最大输出功率与其额定功率的比值；p_D’为船舶总负荷与功率最大发电机的额定功率的比值。

在本发明一实施例中，所述优化参数包括：选择概率、交叉概率、变异概率、种群规模、可行解的维度、可行解的位置上限、可行解的位置下限以及可行解得最大迭代数；

所述初始化种群中初始点利用随机数生成：