[发明专利]一种用于电力推进船的综合电力负荷预测方法

权利要求书

1.一种用于电力推进船的综合电力负荷预测方法，其特征是，包括电力推进负荷预测和船舶基本设备、生活用电预测，所述船舶基本设备、生活用电预测利用深度学习算法计算，所述电力推进负荷预测包括外力引起的船舶运动和维持船舶推进所需推力；所述外力引起的船舶运动包括波浪模型建立、风能模型建立；所述维持船舶推进所需推力包括主推进器和船首推进器，具体步骤如下：

步骤一：计算由于海洋环境引起的外力：

1.1、波浪模型建立：从海浪谱中获得；

式中：H_1/3为显著有效波高；T_p为峰值频率周期；γ为谱峰提升因子，平均值为3.3；γ^A为峰值频率：

式中：ω为波频率；为峰值频率；

1.2：风模型建立：用船舶速度用方程式来描述；

式中：ρ_A为空气密度；C_AX为x分量风系数；C_AY为y分量风系数；C_H为倾斜效应系数；为相对风向；U_A为相对风速；A_T为前投射面积；A_L为横向投射面积；X_A为x分量风载荷；Y_A为y分量风载荷；

1.3：洋流模型建立：

式中：ρ_C为水密度；C_CX为X分量系数；C_CY为Y分量系数；为相对洋流方向；U_CX为X分量相对速度；U_CY为Y分量相对速度；A_T为正面投影面积；A_L为横向投影面积；L_PP为垂线间长；X_c为x分量洋流载荷；Y_C为y分量洋流载荷；

步骤二：分析外力引起的船舶运动；

使用波浪，风和洋流的输入和船舶数据使用六个自由度计算船舶运动，Ansys工具计算，利用船舶数据转换为船舶运动模型中可用的变量；

步骤三：计算推进和姿势维护所需的推力；

海洋环境外力和推力之间的关系如下：

式中：i、j为状态标号1：波动、2：摆动、3：波荡、4：簸荡、5：定点、6：偏航；x为运动的平移和旋转位移；为平移和旋转速度；为平移和旋转加速度；M_ij为船舶刚体质量和惯性矩阵；m_ij为船舶增加质量和增加惯性矩阵；B_ij为阻尼系数矩阵；C_ij为恢复系数矩阵；Fw_j为波浪载荷矩阵；Fwd_j为风载荷矩阵；Fc_j为洋流载荷矩阵；Fm_j为主推进器负载；Fb_j为船首推进器负载；

步骤四：由推进电动机产生的推力计算电动机消耗的功率；

推进器的总推力为F_p并且它们消耗的电功率为P_c，其之间的关系可以近似为：

F_P＝F_m+F_b

p_c＝F_P/c_p

式中：P_c为推进器的总功耗；F_p为推进器的总推力；F_m为主推进器推力；F_b为船首推进器推力；C_p为描述船舶推进器产生推力的功率消耗的使用系数。