[发明专利]一种基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方法

说明书

本发明提供一种基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方法，包括：构建船舶综合能源系统能量管理模型；基于Bagging集成学习理论为基础提出船舶短时负荷预测算法；根据船舶负荷预测结果和船舶综合能源系统能量管理模型，基于船舶供需平衡约束限制条件、供能设备功率输出限制约束条件、防断电/热约束限制条件和能效运行指数约束限制条件，采用分布式交替乘子算法对供能设备功率输出、设备出力误差及拉格朗日乘子进行优化迭代，提出一种船舶综合能源系统分布式优化调度方案。本发明在提升船舶综合能源系统能源利用效率的同时，抑制温室气体排放，从而实现船舶航行运输过程中的经济效益与环境效益的协同提升。

技术领域

本发明涉及综合能源系统优化调度领域，具体而言，尤其涉及一种基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方法。

背景技术

人类社会的进步与发展无法脱离能源行业的供应与支撑，然而随着全球负荷需求的急剧增加，传统化石燃料供能设备运行工作造成的污染排放现象日益严重，而船舶运输作为远距离货运、客运的主要交通方式每年向全球排放大量温室气体。为解决其日益严重的环境污染问题，促进船舶运输行业向环境友好化方向发展，越来越多的可再生能源设备，如光伏机组，风机机组等加入船舶供能系统。此外，船舶综合能源系统作为可有效提升能源利用效率，减少冗余能量带来环境污染问题的新型能量体系架构体现了新能源设备与传统燃料设备的深度交融，实现了船舶负荷侧与供能侧的有机融合。因此，船舶综合能源系统对促进可再生能源消纳，降低船舶运输业温室气体排放以及船舶安全可靠运行具有重要研究意义。

目前船舶综合能源系统优化问题的研究中大多只关注供需平衡约束和设备功率输出约束，由于系统内部带有大量光伏发电机组，必将伴随间歇性、波动性情况出现。且不同于传统综合能源系统，船舶远洋作业具有一定特殊性，需保障关键负荷，如动力推进设备、通讯导航设备等关键负荷设备持续、平稳、安全运行。因此亟待建立一个精确的船舶综合能源系统能量管理模型，并针对此模型探索新的优化调度方案。

发明内容

根据上述提出的船舶远洋作业期间供能系统的优化调度问题，而提供一种基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方法。本发明针对船舶综合能源系统，构建一种以运行成本最低为首要优化目标的船舶能量管理模型，并基于上述模型提供一种考虑船舶负荷预测的分布式经济优化调度方法，在提升系统能源利用效率的同时，抑制温室气体过度排放，从而实现船舶航行运输过程中的经济效益与环境效益的协同提升。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方法，基于船舶综合能源系统实现，所述船舶综合能源系统包括：供能中心、能源转换中心、负荷中心以及能源调度中心，其中所述供能中心包括光伏机组、热电联产机组以及能源存储设备；所述负荷中心包括机械拖动设备、生活用品电/热设备、通讯导航设备、废气锅炉以及燃油预热设备；所述能源调度中心包括负荷预测单元以及能源管理中心；

包括以下步骤：

步骤1：汇总船舶综合能源系统内包含的供能设备种类及数量，并对各设备运行成本参数进行统计，以运行费用最低为优化目标构建船舶综合能源系统能量管理模型；

步骤2：以Bagging集成学习理论为基础构建短时负荷预测算法，对船舶历史负荷数据进行时间序列排序并对其进行重采样，基于弱预测器和强预测器进行船舶负荷预测；

步骤3：根据船舶负荷预测结果和船舶综合能源系统能量管理模型通过分布式交替乘子算法对供能设备功率输出、设备出力误差及拉格朗日乘子进行优化迭代，当迭代结果满足船舶综合能源系统能量管理模型的全部约束限制条件，则停止迭代，得到基于负荷预测的船舶综合能源系统优化调度方案。

进一步地，所述以Bagging集成学习理论为基础构建短时负荷预测算法，包括：

步骤201：对船舶历史负荷数据按照时间序列进行汇总；