[发明专利]基于负荷预测的多能源船舶能量管理控制器及其控制方法

说明书

本发明公开一种基于负荷预测的多能源船舶能量管理控制器及其控制方法，通过接收CAN总线或者是以太网采集到的信号，在控制器内部进行负荷预测及能量管理的算法，控制多能源船舶的各种工作方式。包括控制器模块以及与控制器模块相连的电源模块、以太网模块、电压检测模块、状态显示模块、故障报警模块、CAN总线/RS485模块和执行模块。本发明对于多能源船舶能源进行优化，在满足船舶各种工况需求的情况下，减小多能源船舶的能量消耗，进而达到缩减成本，尽量减小船舶对于环境的污染问题。

技术领域

本发明属于船舶能量管理控制，具体涉及基于负荷预测的多能源船舶能量管理控制器及其控制方法。

背景技术

现有船舶对于能量的管理仅仅局限于对于设备的起停，但是单纯的设备启停不光会对设备的使用寿命造成影响，也会对于船舶电网造成冲击，影响电能质量。最主要的是频繁的起停也会造成能源的浪费，增大运营成本，污染环境。

多能源船舶，最主要的就是多能源，其经济性与环保性主要体现在能源部分。主要包含柴油发电机，光伏板，锂电池，以及超级电容，通过四种能源之间对于不同工况以及时差性和偶然性的区别，控制器通过运行负荷预测算法，合理安排各种能量之间的配合工作，通过能量管理控制器管理他们之间的工作方式，达到环保经济的目的。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于解决现有技术中存在的不足，提供一种基于负荷预测的多能源船舶能量管理控制器及其控制方法，能够对多能源船舶能源进行优化，在满足船舶各种工况需求的情况下，减小多能源船舶的能量消耗，进而达到缩减成本，尽量减小船舶对于环境的污染问题。

技术方案：本发明的一种基于负荷预测的多能源船舶能量管理控制器，包括控制器模块、执行模块、以太网模块以及CAN总线/RS485模块；所述CAN总线/RS485模块采集储能器件、发电机和光伏板的数据信息并传输至控制器模块，所述以太网模块采集驾控信息、开关状态采集箱数据和负荷采集器数据并将相关数据传出至控制器模块，所述控制器模块收到以太网模块和CAN总线/RS485模块的数据信息后，进行数据分析和处理，并结合负荷预测算法通过DO通道控制执行模块，执行模块根据控制器发出的指令，对柴油发电机、锂电池、超级电容等开关器件进行相关操作。

其中所述以太网模块以及CAN总线/RS485模块作为现场通信方式，控制器模块通过接收通信传输信息增强船舶的柴油发电机与负荷需求之间的联系，便于设备的综合管理；以太网模块通过开关状态采集箱及时采集到负荷与能源的开关状态，当控制器发出的开关指令与采集到的开关状态出现冲突时，向控制器传输指令及时报警，减小船舶的故障威胁；控制器模块处理以太网模块以及CAN总线/RS485模块传输数据的数据处理过程，并通过负荷预测算法传输控制指令控制各负荷与能源供应的开关，将船舶的功率需求与发电功率联系起来，进一步增强了设备管理的综合性与智能化。还包括与控制器模块相连的电压检测模块、状态显示模块、电源模块和故障报警模块；状态显示模块实时显示控制器所执行的各项动作，通过电压监测模块实时检测控制器模块的工作电压，当工作电压低于正常工作电压范围时，控制器模块控制故障报警模块周期性发出低电压报警指示；所述电源模块为整个管理控制器供电。

进一步的，所述控制器模块的负荷预测包含以下过程：

步骤一：对时间变量x做等效变换，并建立Chebyshev多项式模型；

步骤二：对Chebyshev多项式模型离散化处理，确定Chebyshev多项式的加权系数，获取最优预测模型和最优预测系数；

步骤三：根据得到的最优预测模型和最优预测系数，设定出预测向量和Chebyshev多项式结构矩阵，得到简写的、离散后的预测模型；

步骤四：离散后的预测模型为超定线性系统方程，再根据可以获得到的最优系数项A，可以得到任意指定时刻的负荷预测值；

步骤五：取当前时刻前一段时间的实际负荷值和预测负荷值进行对比，得到任意时刻的相对误差系数；