(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111507795.1 (22)申请日 2021.12.10 (71)申请人 江苏科技大学 地址 212028 江苏省镇江市丹徒区长晖路 666号 (72)发明人 朱志宇　魏莱　 (74)专利代理 机构 南京正联知识产权代理有限 公司 32243 代理人 胡定华 (51)Int.Cl. G06F 30/15(2020.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量 管理方法 (57)摘要 本发明是一种基于需求侧功率优化的电推 渡轮能量管理方法， 包括如下步骤： 1)： 根据渡轮 工况及功率情况表推导航速与推进功率的数学 模型； 2)： 对渡轮航线进行分段， 结合动力系统稳 定性约束， 渡轮航线距离约束， 以燃油消耗最低 为目标， 建立航速优化模型； 3)： 利用智能算法对 航速优化模型进行寻优求解； 4)： 根据优化后的 航速调整需求侧功率， 使 得柴油发电机和电池能 够更好的协调出力， 并对燃油消耗及污染物排放 量进行分析。 本发明通过已知航线和电推渡轮功 率情况表， 对需求侧功率进行优化， 充分发挥储 能装置的能量调节作用， 使柴油发电机尽可能工 作在燃油效率最高的区间， 最大化减少燃油消耗 及污染排 放。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 114372316 A 2022.04.19 CN 114372316 A 1.一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在于： 所述电推渡轮能 量管理方法包括如下步骤： 步骤1： 根据渡轮工况及功率情况表推导 航速与推进功率的数 学模型； 步骤2： 对渡轮航线进行分段， 结合动力系统稳定性约束， 渡轮航线距离约束， 以燃油消 耗最低为目标， 建立 航速优化模型； 步骤3： 利用智能算法对航速优化模型进行寻优求 解； 步骤4： 根据优化后的航速调整需求侧 功率， 使得柴油发电机和电池能够更好的协调出 力， 并对燃油消耗及污染物排 放量进行分析。 2.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤2中渡轮航线距离约束包含距离约束、 渡轮推进负载需求约束以及到港时间约 束， 其中， 距离约束： 式中： Vj为第j个时间段渡轮的速度， Tj为第j个时间段的时间长度， dx为一个目的点至 下一个目的点之间的距离； 渡轮推进负载需求约束： Pp＝k*v3 式中： PP为船舶推进负载， k为影响系数， 与船型、 载荷条件、 水的密度有关， v为船舶航 速； 到港时间约束： 式中： Tmin为到港时间下限， Tmax为到港时间上限。 3.根据权利要求1或2所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征 在于： 所述步骤2中， 对渡轮航线进行分段的具体步骤为： 根据渡轮不同工况及目的点进行 航段的划分， 目的点位进出港段、 停靠段、 低速航行段、 高速航行段、 目的点至中间点段、 中 间点1至中间点2段或中间点2至目的点段。 4.根据权利要求1或2所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征 在于： 所述 步骤2中以燃油消耗 最低为目标的目标函数为 式中： FCtotal为总消耗； Pij为第i台柴油发电机在第j个时间段内的功率； Sj为柴油发 电机DG开关系数， 0为OFF， 1为ON； Δtj为第j个时间段持续时间； SFOCij为第i台柴油发电机 在第j个时间段内的SFOC值， SFOC值由目标函数计算。 5.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤4中柴油发电机和电池能够更好的协调出力处理方式为： 柴油发电机工作在燃 油经济性最佳区域， 并且在保证动力系统运行稳定性的同时减少柴油发电机运行台数与时权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114372316 A 2间。 6.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤4中燃油 消耗是采用柴油机SFOC曲线来估算燃油的消耗情况， 利用某 一工况下 柴油发电机的运行时间和带载率， 对应SFOC曲线 得到每kWh下燃油 消耗情况， 即g/kWh， 再与 该工况下柴油发电机的发电量， 即可得渡轮在该时间段下 的油耗， 通过各时间段油耗的相 加即得总消耗。 7.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤4中污染物排放量采用自上而下的排放估算方法估算， 具体方法为： 通过计算 出的停靠港口和正常航行 的柴油发电机发电量， 分别乘以相 应的排放因子， 得到停靠港口 和正常航行时的污染物排 放量， 相加即可 得该船整个航行周期得污染物排 放总量。 8.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤1具体步骤为： 根据渡轮工况和功 率， 得到不同航速下的推进器需求功 率， 根据 功率情况表中每分钟的航速， 推进功率数据， 利用matlab 软件曲线拟合功能推导出航速与 推进功率的数 学模型， 拟合后为： Pprop＝k*v3。 9.根据权利要求1所述一种基于需求侧功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 所述步骤3中的智能算法为灰狼算法。 10.根据权利要求9所述一种基于需求侧 功率优化的电推渡轮能量管理方法， 其特征在 于： 采用灰狼算法对航速优化模型进行求 解的具体过程 为： 步骤3‑1： 随机初始化灰狼种群空间位置， 初始化a、 A、 c； 步骤3‑2： 对初始种群中的数值进行修改， 使之满足约束条件； 步骤3‑3： 计算适应度值， 利用适应度函数评价狼群， 存 储前三个最优值； 步骤3‑4： 更新ω 狼的位置， 更新a、 A、 c； 步骤3‑5： 判断是否满足终止条件， 不满足进入步骤3继续循环， 满足即跳出循环， 输出 最优解α； 步骤3‑6： 最优解α 即包 含了11个航段柴油发电机启停状态、 带 载率及各航段时间。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114372316 A 3