一种船舶能量管理方法、装置、设备及存储介质与流程

1.本发明属于船舶动力控制的技术领域，尤其涉及一种船舶能量管理方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.目前，在混合动力船舶领域中，最近几年柴电混合动力技术受到越来越多研究学者的关注，由于其结合电机调速性能好，过载能力强、效率高等优点和柴油机热效率高、低速大扭矩、安全性能高等优点，通过齿轮箱的动力耦合输出扭矩，共同驱动螺旋桨，体现混合动力“双机互补”理念。
3.现阶段，对于混合动力的能量管理，常用的方法分为基于规则、优化控制和智能控制算法这三个大类。在混合动力船舶领域中，目前常用的三种类型的能量管理方法，均存在一个或多个如下问题：实时性差、柴油机、电机工作效率不高、油耗高、燃油经济性差以及电池电量利用率低。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种船舶能量管理方法、装置、设备及存储介质，以解决目前的船舶能量管理存在实时性差、柴油机和电机工作效率低、燃油经济性差以及电池电量利用率低等的问题。
5.根据本发明的第一方面，提供了一种船舶能量管理方法，所述船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，所述方法包括：
6.确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合；
7.在所述能量采集点集合中的各个能量采集点处获取所述船舶的实际能源信息；
8.基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子；
9.采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行实时油耗控制。
10.根据本发明的第二方面，提供了一种船舶能量管理装置，所述船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，所述装置包括：
11.能量采集点集合确定模块，用于确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合；
12.获取模块，用于在所述能量采集点集合中的各个能量采集点处获取所述船舶的实际能源信息；
13.最佳等效因子确定模块，用于基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子；
14.控制模块，用于采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行实时油耗控制。
15.根据本发明的第三方面，提供了一种电子设备，所述电子设备包括：
16.至少一个处理器；以及
17.与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，
18.所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行本发明任一实施例所述的一种船舶能量管理方法。
19.根据本发明的第四方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现本发明任一实施例所述的一种船舶能量管理方法。
20.本发明实施例的技术方案中，对由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶进行能量管理，先确定船舶在整个航程中的能量采集点集合，在能量采集点集合中的各个能量采集点处获取船舶的实际能源信息，基于各能量采集点的实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子，采用基于最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，通过使柴油机始终工作在高效工作区，减小燃油消耗量，达到柴油机的油耗与电动机等效燃油消耗量之和始终保持最小，对船舶的柴油机和电动机进行实时油耗控制，提高了柴油机与电动机的工作效率，并且该能量管理方法的实时性强，降低了油耗，提高了电池电量利用率。
21.应当理解，本部分所描述的内容并非旨在标识本发明的实施例的关键或重要特征，也不用于限制本发明的范围。本发明的其它特征将通过以下的说明书而变得容易理解。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是根据本发明实施例一提供的一种船舶能量管理方法流程图；
24.图2是根据本发明实施例一提供的一种电池soc参考轨迹示意图；
25.图3是根据本发明实施例一提供的一种实际soc下降示意图；
26.图4是根据本发明实施例二提供的一种实现等效燃油消耗最小策略的流程图；
27.图5是本发明实施例三提供的一种自适应粒子群优化的流程图；
28.图6是本发明实施例三提供的一种输出最优等效因子的流程图；
29.图7是本发明实施例四提供的一种船舶能量管理装置结构示意图；
30.图8是实现本发明实施例的一种船舶能量管理方法的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
31.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
32.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
33.实施例一
34.图1为本发明实施例一提供了一种船舶能量管理方法流程图。
35.该方法可以由一种船舶能量管理装置来执行，该用于船舶能量管理装置可以采用硬件和/或软件的形式实现。
36.对于混合动力船舶来说，能量管理是混合动力整船控制系统的核心内容，是实现整船性能优劣的关键。由于柴电混合动力系统具有多种工作模式，从而增加了能量管理策略复杂程度，这就需要全面考虑航行里程和电池可用电量，从而有效分配电机功率和柴油机的功率，从而达到提高柴油机的燃油经济性和电池电能利用率双重目的。
37.现阶段，混合动力船舶的能量管理方式，基于规则、优化控制和智能控制算法的船舶能量管理策略三类。目前基于规则的(charge depleting/charge sustaining，cd-cs)能量管理具有良好的实时性，简单容易实现，但是在混合动力汽车领域中应用的比较多，在混合动力船舶领域应用相对较少，因此，对工程技术人员经验要求较高。
38.另外，目前还存在等效燃油消耗最小策略(equivalent consumption minimum strategy，ecms)可以对柴电混合动力船舶进行能量优化，但是目前的混合动力船舶的能量管理方式中，均不能同时考虑ecms策略实时性差和电池电量利用率低问题。
39.目前的等效燃油消耗最小策略(ecms)，主要通过如下过程来实现：
40.在并联式柴电混合动力船舶中，能源主要来源于柴油机的燃油消耗和蓄电池的电能，为了使这两种类型的能源消耗具有可比性，等效燃油消耗是从电池的电能消耗中推导出来的。ecms策略的概念是实现最小化柴油机总油耗和每个时间间隔内的等效油耗为目标。为了最大限度地降低燃油消耗，有必要为对电机功率进行分配，否则，优化问题就很难解决。
41.鉴于电池soc(state of charge，荷电状态)，需要保持在合适的值，电池电能需要消耗同等的燃油消耗量来进行补充。电机推进模式中，使用电池提供动力需求可以降低燃油消耗量，但将来需要消耗额外的燃油来为电池充电，同样，使用柴油机为电池充电会增加瞬时燃油消耗量，但这会降低未来的燃油消耗量，因为可以为将来的电机推进模式使用节省燃油。因此，等效燃油消耗量被视为柴油机和电池的瞬时燃油消耗量之和。
42.ecms控制策略在满足整船功率需求的同时，并决定柴油机与电机之间的功率分配，以最大限度地减少瞬时燃油消耗。
43.根据ecms控制策略的原理，整个瞬时等效油耗可以表示为：
44.式1：式2：
45.式中：为总等效燃油消耗量；是柴油机的燃油消耗量；
为电池等效油耗；pe为柴油机输出的功率；ηe为柴油机效率；q
lhv
为柴油的低热值。
46.柴油机和电机的输出扭矩满足航行要求：
47.式3：t
req
＝tm+te48.式中：t
req
为船舶需求扭矩；tm为电机输出扭矩；te为柴油机输出扭矩。
49.系统满足以下约束条件：
50.式4：
51.式中：ps为电池消耗功率；ωm为电机转速；ωe为柴油机转速。
52.当选择柴油机的转矩作为控制变量时，柴油机和电机的最优解可以表示为：
53.式5：
54.ecms是基于电池可以被视为辅助的，可逆燃油箱的概念。通过分配电能的消耗，等效成相对应的燃油消耗，这个系数被称为等效因子，ecms的关键控制参数，在很大程度上决定了ecms的性能。等效因子代表了燃油与电能之间转换的效率。
55.随着动力传动系统的每个部件运行条件而变化，在ecms的原始公式中，等效因子是一组常数，可以将其解释为给定任务的每种操作模式(充电或放电)下路径的平均整体效率。等效因子在ecms策略中是非常重要的。
56.等效因子大小决定等效油耗量，当等效因子值过大时，代表等效燃油量增加，此时电能的使用成本较高，控制策略会倾向使用柴油机来提供动力，最好停止电池给电机供电，从而导致燃油消耗量增加；当等效因子值过小时，控制策略会偏向不使用柴油机来提供动力，柴油机停止工作，此时电能的使用成本较低，最好多用电能，由电机来提供动力，这时可能会导致电池电量急剧减少，导致电池sco处于最低值水平。
57.为了避免电池参考soc与实际soc偏差较大，利用电池soc偏差的惩罚因子来修正等效因子。当电池soc偏低时，尽量增大等效因子，使控制策略少使用电能，多使用燃油；当电池soc偏高时，尽量减小等效因子，使控制策略多使用电能，少使用燃油。当柴油机控制模块等效因子过大时，柴油机控制模块倾向于将蓄电池充电至soc的最大值。然后在大部分行程中处于纯燃油模式。在这种情况下，船舶所需的动力由发动机提供，因为使用柴油机被认为更合理，如果ecms策略强制使用纯电动模式，此时电能使用成本高，蓄电池放电都会显著增加燃油成本。
58.ecms函数中的等效因子s在一定范围内，其特点是等效因子大则倾向于只运行于柴油机工作模式，而等效因子小则倾向于只运行于电机工作模式。等效因子可以用来调整电能消耗和燃油消耗，例如，如果soc较高，则通过降低等效因子消耗更多电能，否则通过增加等效因子消耗更多燃油能量。在ecms控制策略中电池的等效油耗分为充电和放电两种情况，当电池处于充电状态时，此时电池等效油耗为负，此时输出功率为负。这时系统想要达
到维持电池soc状态目的，电池会在将来时刻某个工况下放电；当电池处于放电状态时，此时等效油耗为正，系统会在某个时刻对电池充电，会补偿已经消耗的电能。因此电池的等效油耗用式6表示：
59.式6：
60.式中：m
batt
为电池等效油耗；v
batt
为电池电压；i
batt
为电池电流；η
dis
为电池放电效率。
61.将来某个时刻内对电池充电，时间长短与柴油机的平均效率密切相关，等效因子用式7表示：
62.式7：
63.式中：η
chg
为柴油机充电效率；η
mc
为电机放电效率；s(t)
dis
为放电时等效因子；s(t)
chg
为充电等效因子；η
gc
为发电机发电效率。
64.准确调整等效因子很重要，只要能够提前预估驱动模式，并且可以实时调整等效因子，而不需要调整个驱动循环。
65.综上所述，ecms策略的关键是找到一个合适的等效因子s，然而等效因子的取值对ecms策略非常敏感，一般情况下如果等效因子变化0.01，也会造成电量出现较大波动。随意调整等效因子会对ecms策略的控制效果造成严重影响，但是由于外部环境的影响在实际的控制中，必须对等效因子进行优化，本实施例的船舶能量管理方法中，可以通过对等效因子进行优化，以得到最优等效因子，以实现对柴油机和电动机进行合理分配功率。
66.在本实施例中，船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，如图1所示，该方法包括如下步骤：
67.s110，确定船舶在整个航程中的能量采集点集合。
68.船舶的航程是可以预先确定的，在获取船舶的整个航程后，基于航程中不同的功率需求，可以针对整个航程进行划分，确定多个能量采集点，以得到能量采集点集合。
69.利用能量采集点对航程进行划分后，被同一能量采集点分割的相邻航段中，电动机以及采油机之间的功率分配情况可以不相同。
70.在一种实施例中，步骤s110，包括如下子步骤：
71.s110-1，获取整个航程中的多个航程段。
72.对于船舶的整个航程，可以预先划分为多个航程段。在进行预先划分时，可以是将整个航程进行均分，也可以是按照一定的策略进行划分。
73.s110-2，获取柴油机的第一输出功率以及发电机的第二输出功率，并根据第一输出功率以及第二输出功率确定船舶的航行所需功率。
74.在获取柴油机的第一输出功率以及发电机的第二输出功率时，可以由船舶阻力矩与航速pi控制器(proportional integral controller，一种线性控制器)得到的需求转矩共同构成整船需求转矩。soc修正函数可以通过电池soc状态来确定，然后可以确定控制变
量柴油机转速范围，对柴油机、电机的转速和转矩网格化处理，可以通过查表得到当前转速下柴油机目标转矩进而得到柴油机的第一输出功率，对查表得到目前转速下电机目标转矩，进而确定出发电机的第二输出功率。
75.在确定出第一输出功率以及第二输出功率后，可以对第一输出功率以及第二输出功率进行求和，得到的结果作为船舶的航行所需功率，可以用如下公式表示：式8：p
req
＝pe+pm；
76.其中，p
req
为航行所需功率，pe为柴油机的第一输出功率，pm为发电机的第二输出功率。
77.s110-3，根据第一输出功率以及第二输出功率，确定船舶的等效燃油消耗功率。
78.在本实施例中，船舶的等效燃油消耗功率可以用p
eqv,hev
表示，确定p
eqv,hev
的公式如下：式9：p
eqv,hev
＝aepe+be+s(ampm+bm)；
79.将式8引入到式9中，可以得到：
80.式10：
81.式中，ae和be为线性拟合系数，拟合系数是速度的函数，bm为电动机发电状态时电动机输出功率的拟合系数，s为等效因子。
82.s110-4，采用与多个航程段相关的分段线性函数，将航行所需功率划分成若干需求功率区间，并确定各需求功率区间对应的区间等效燃油消耗功率。
83.对于柴油机和电动机各自的输出功率而言，其输出功率与消耗功率具有关联性，其中，柴油机的第一输出功率与柴油机燃油消耗功率p
ef
之间的关系如下：
84.式11：
85.式中：pe为柴油机的第一输出功率；p
e1
为首个转折点；p
e_opt
为最高功率点；p
e_max
为输出最大输出功率：a
el
,a
e2
,a
e3
,b
el
，b
e2
,b
e3
为各段的线性拟合系数，拟合系数是速度的函数。
86.电动机在电动和发电的过程中，电流是相反的，电动机输出功率ps与发电机第二输出功率pm之间的关系如下：
87.式12：
88.式中：ps为电动机的输出功率；pm为发电机的第二输出功率；a
m+
，b
m+
，为电机驱动时电机输入功率和输出功率的拟合系数；a
m-，b
m-为电机发电状态时电机输入功率和输出功率的拟合系数。
89.由于柴油机模型和电机模型都是分段线性函数，故可以将等效燃油消耗功率进一步写成分段函数形式，根据功率需求的范围，可分为四种情况：
90.(1)0≤p
req
《p
el
[0091][0092]
(2)p
e1
≤p
req
《p
e-opt
[0093][0094]
(3)p
e-opt
≤p
req
≤p
e-max
[0095][0096]
(4)p
req
》p
e-max
[0097][0098]
s110-5，以在各区间等效燃油消耗功率下达到柴油机的最优输出功率为目标，求解分段线性函数的最小值，作为对应的航程段的能量采集点。
[0099]
在确定了等效燃油消耗功率在各种情况下对应的分线性段函数后，可以基于各分段线性函数进行等效燃油消耗功率的最小值求解，并将最小值所对应的点作为对应的航程段的能量采集点。
[0100]
在一种实施例中，s110-5包括：
[0101]
确定最优输出功率的约束条件，作为功率约束条件；
[0102]
将功率约束条件转换成转矩约束条件；
[0103]
根据转矩约束条件确定最优转矩分配，最优转矩分配包括多个最优转矩点；
[0104]
将最优转矩点作为能量采集点。
[0105]
在本实施例中，在确定等效因子、转速和功率需求时，柴油机功率的分段线性函数是等效燃油消耗功率，根据相关数学知识，在每一段的最末尾处能找到分段线性函数的最小值，所以柴油机的最优输出功率应符合下式：
[0106]
式13：
[0107]
同时，满足以下约束条件，即功率约束条件：
[0108]
式14：
[0109]
上述得到的结果已经达到离散化目的。式14是离散化后在最小等效油耗约束点下得到的控制变量因此，可以求解分段线性函数的最小值作为航程段的能量采集点，各能量采集点处能够获得最小等效燃油消耗量。
[0110]
当柴油机输出最大功率超过船舶需求功率时，只需要计算5个能量采集点的等效油耗；当柴油机输出最大功率不能满足所需功率时，最多只需要计算4个能量采集点的等效油耗。对于柴油机和电机混合驱动模式，可以采用5个能量采集点的等效燃油消耗量来获得最佳扭矩分配。
[0111]
当柴油机最大输出功率小于所需功率时，最多只需计算4个等效油耗点。因为控制电机及柴油机的方式是转矩控制方式，可以将把上述离散功率点转换为转矩点，将功率约束条件转换成转矩约束条件。
[0112]
柴油机的功率与转矩和转速有关，如下式所示：式15：p＝tω；
[0113]
由式15可知，当转速恒定时，功率与转矩呈一对一关系。
[0114]
因此，基于式13和式14，可以得到如下扭矩形式：
[0115]
式16：
[0116]
式中：t
el
是第一个转折点；是最大扭矩值；t
e-max
,是最大输出扭矩。最优柴油机扭矩必须满足以下约束条件，即转矩约束条件：
[0117]
式17：
[0118]
式中：t
e-minact
是柴油机的实际最小扭矩限值；t
e-maxact
是柴油机的实际最大扭矩限值。
[0119]
根据转矩约束条件可以确定出最优转矩分配，最优转矩分配包括多个最优转矩点，并将最优转矩点作为能量采集点。
[0120]
在计算中，式16中的离散点0和t
m-max
应替换为式17中的实际最大或最小扭矩。推导等效油耗的解析公式，设计最优解的限制条件，达到在控制变量搜索域范围内进行离散化目的，从而大大提高算法的计算速度。如果解析公式是精确的，则离散后的解应与原问题的解相同。在柴电混合驱动模式下，根据以上推导结果，只需要计算最多5个等效油耗点的等效油耗，就可以获得最优转矩分配。
[0121]
s120，在能量采集点集合中的各个能量采集点处获取船舶的实际能源信息。
[0122]
在本实施例中，在确定了各能量采集点后，可以分别在能量采集点处对船舶的实际能源信息进行获取，得到多个船舶的实际能源信息。
[0123]
s130，基于各能量采集点的实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子。
[0124]
在采集实际能源信息时，初始soc值无论是多少，最优soc轨迹均随航行里程线性下降，(soc,state of charge,电池的充电状态,也称为剩余电量,代表电池使用一段时间或长时间保持后剩余的可放电电量与其充满电的电量之比,通常用百分比表示)。
[0125]
为了提高电池电量利用率，在已知航行里程的情况下，提出了参考轨迹随里程线性下降的策略，参考图2的一种电池soc参考轨迹示意图。其中，
[0126]
在获取得到实际能源信息后，可以结合图2所示的soc特性，从而确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子。
[0127]
在一种实施例中，步骤s130，包括如下子步骤：
[0128]
s130-1，根据实际能源信息，确定已知航程的等效因子；
[0129]
s130-2，对已知航程的等效因子进行自适应调整，得到最佳等效因子。
[0130]
在获取实际能源信息后，可以根据式7计算出航程的等效因子。为了可以得到更优的等效因子，可以对已知航程下等效因子进行自适应调整。在一种实施例中，可以采用航程的历史数据对等效因子进行自适应调整，具体的，可以采用航程的历史数据中的功率需求对等效因子进行自适应调整。
[0131]
在另一种实施例中，可以采用自适应粒子群算法来完成等效因子的自适应调整，得到最佳等效因子。
[0132]
在一种实施例中，步骤s130-1包括：
[0133]
分别计算各个能量采集点的电池剩余电量与预设的参考剩余电量的电量偏差，并从所有的能量采集点对应的电量偏差中确定最大电量偏差；
[0134]
根据电池剩余电量、预设的参考剩余电量以及最大电量偏差，计算偏差系数；
[0135]
计算偏差系数与预设的参考等效因子的乘积得到对应能量采集点的等效因子。
[0136]
在本实施例中，能源信息可以包括电池剩余电量。
[0137]
在需要实现电池剩余电量按照参考剩余电量轨迹变化时，等效因子会根据电池剩余电量与参考剩余电量的偏差进行修正。
[0138]
其中，偏差系数p(ξ)的计算公式如下：
[0139]
式18：p(ξ)＝(1+(ξ
ref-ξ(t)/δξ)3[0140]
等效因子s计算公式如下：式19：s＝s0·
p(ξ)；
[0141]
式中：s0是参考等效因子；ξ(t)是电池剩余电量；ξ
ref
是预设的参考剩余电量；δξ是最大电量偏差。
[0142]
在一种实施例中，在采用自适应粒子群算法来完成等效因子的自适应调整，得到最佳等效因子时，步骤s130-2，包括如下步骤：
[0143]
将实时获得的等效因子作为粒子构建粒子群，并采用预先建立的粒子群算法确定自适应等效因子；
[0144]
采用基于自适应等效因子的等效燃油消耗最小策略，对船舶的柴油机和电动机进行油耗控制，并获取电量偏差；
[0145]
若电量偏差小于设定偏差阈值，则将该自适应等效因子作为最佳等效因子。
[0146]
在本实施例中，可以采用自适应粒子群优化算法，将实时获得的等效因子作为粒子构建粒子群，根据粒子的适应值动态调整粒子群中每个粒子的权重ω。自适应权重的计算过程如下：
[0147]
式20：
[0148]
式中，ω
max
为重量的最大值，ω
min
为重量的最小值，通常取ω
max
＝0.9，ω
min
＝0.4；fi为第i个粒子的适应度值，f
avg
为整个粒子的平均适应度值，fg为整个粒子的最佳适应度值。
[0149]
然后对应于第i个粒子的速度和位置可以更新如下
[0150]
式21：
[0151]
式22：
[0152]
式中，ωi是与粒子对应的自适应权重；c1和c2是常数学习因子。r1和r2是[0,1]区间的随机数；k是进化代数；m是种群规模；d是求解问题的空间维度，1≤i≤m，1≤j≤d。是第k次迭代中第i个粒子的单个最优值。是第k次迭代的全局最优值。
[0153]
在粒子群中，可以发生适应性突变，适应度方差的具体计算如下
[0154]
式23：
[0155]
式中，n为总体大小；fi为第i个粒子的适应度值，i＝1,2,...,n；f
avg
为整个总体的平均适应度值；d为整个总体的适应度方差；f为归一化因子，用于控制适应度方差的范围。根据当前粒子的适应度值动态调整特定值。其中，归一化因子f的计算公式如下：式24：f＝max{1,max{|f
i-f
avg
|}}；
[0156]
如果算法陷入局部最优解，则当前粒子的种群极值g
best
以一定概率pm突变，pm的具体计算表示为
[0157]
式25：
[0158]
其中q是区间[0，0.4]中的随机数，而是远小于适应度方差d的最大值。根据粒子群极值g
best
，执行以下变异操作。
[0159]
第一步：随机生成一个服从正态分布n(0,1)的随机数r；
[0160]
第二步：将随机数r与pm进行比较。如果r大于pm，则粒子发生突变。突变运算的具体计算公式如下：式26：
[0161]
第三步：如果r小于pm，则不进行突变。
[0162]
在等效因子完成自适应调整后，可以基于自适应等效因子的等效燃油消耗最小策略，对船舶的柴油机和电动机进行油耗控制，合理分配柴油机和电动机功率，还可以得到电量偏差，可以将电量偏差与设定的偏差阈值进行比较，如果得到的电量偏差的绝对值小于设定偏差阈值，则将该自适应等效因子作为最佳等效因子，具体的，偏差阈值可以是1％。
[0163]
在一种实施例中，该方法还包括如下步骤：
[0164]
获取实时的电量偏差；
[0165]
若电量偏差大于设定偏差阈值，则对最佳等效因子进行自适应调整。
[0166]
具体的，如果电量偏差的绝对值大于或等于设定偏差阈值，则可以从上述的动态调整粒子群中每个粒子的权重ω步骤开始，对最佳等效因子进行自适应调整，重新计算等效因子，直到求解出符合条件的最佳等效因子。
[0167]
在一种实施例中，不同的航行距离以及不同初始soc下的最优soc下降轨迹，在给出相对应的电池soc参考轨迹，然后对等效因子进行自适应调整来对等效因子进行实时优化。虽然目前的技术可以获得对应的航程信息，但是船舶航行过程中，部分信息并不能提前预知，比如受海况、天气等客观因素影响，航行也存在不确定性。
[0168]
因此，对未知航程进行分析更具有实际意义。当航程已知时，在整个航行过程中理想的soc下降轨迹成线性关系。而对于未知航行里程，可以基于历史航行里程最大分布概率的区间平均值作为soc规划的参考里程。在实际工程应用中，电池soc下降轨迹会处于参考轨迹与cd-cs策略(电量消耗-电量维持策略)之间，如图3的一种实际soc下降示意图所示。
[0169]
s140，采用基于最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对船舶的柴油机和电动机进行实时油耗控制。
[0170]
船舶是基于柴电混合动力船舶模型驱动的，在确定出最佳等效因子后，可以通过预设的关联关系确定出对应的柴油机的最佳输出功率以及发电机的最佳输出功率，具体的，可以通过查表得到对应的最佳输出功率。
[0171]
在确定出最佳等效因子，以及柴油机和电动机对应的最佳输出功率后，可以将得到的数据套入模型参数，从而影响模型，实现对船舶的柴油机和电动机进行实时油耗控制。
[0172]
柴电混合动力船舶模型包括如下模型：
[0173]
(1)柴油机模型
[0174]
考虑到发动机的复杂性，建立了准静态模型。燃油率mf可以表示为：式中，ωe和te分别为发动机转速和扭矩，为mf的向量形式。
[0175]
˙
[0176]
另，pe＝h
lhv
mf，pe为发动机的可用功率，h
lhv
为燃油的低位热值。
[0177]
(2)电动机模型
[0178]
电动机为三相异步电动机，既可作为牵引电动机提供转矩，也可作为发电机为蓄电池充电。因此，电动机功率pm可以表示为
[0179][0180]
式中：ωm为电机转速；η
em
为电机驱动电机的效率；η
ge
为电机作为发电机的效率。
[0181]
(3)电池模型
[0182]
忽略温度对电池的影响，对电池进行建模，得到电池soc和输出功率的表达式如下
[0183][0184]
p
bat
＝-soc
·uoc
·
qb[0185]
其中soc为电池soc变化率，soc为向量形式；u为电池开路电压；r为电池内阻；q为电池最大容量；p为电池输出功率。
[0186]
(4)传动系统模型
[0187]
采用双减速比来传递功率，即主减速比和pti减速比：
[0188][0189]
式中，t2和n2是输出的转矩和转速；t1和n1是输入的转矩和转速。i是传动系统的传动比。此时，只考虑力矩的叠加。建模如下：t
out
＝t
in1
+t
in2
；
[0190]
式中，t
in1
和t
in2
是输入扭矩；t
out
是输出扭矩
[0191]
(5)机-桨数学模型
[0192]
船舶和螺旋桨的运动方程如下：
[0193][0194][0195]
式中，vs是船的速度，m/s；r
t
是船的阻力，n；m
p
是柴油机输出的扭矩，n
·
m；mf是阻力矩，n
·
m；i是齿轮箱的减速比。
[0196]rt
＝f(vs)；式中，式中λ为船舶阻力系数，θ为常数。
[0197]
在本发明实施例中，提供了对由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶进行能量管理的方法，先确定船舶在整个航程中的能量采集点集合，在能量采集点集合中的各个能量采集点处获取船舶的实际能源信息，基于各能量采集点的实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子，采用基于最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，通过使柴油机始终工作在高效工作区，减小燃油消耗量，达到柴油机的油耗与电动机等效燃油消耗量之和始终保持最小，对船舶的柴油机和电动机进行实时油耗控制，提高了柴油机与电动机的工作效率，并且该能量管理方法的实时性强，降低了油耗，提高了电池电量利用率。
[0198]
实施例二
[0199]
图4为本发明实施例提供的一种实现等效燃油消耗最小策略的流程图，本实施例以前述实施例为基础，进一步详细阐述等效燃油消耗最小策略的确定过程以及应用过程。实现等效燃油消耗最小策略的步骤如下：
[0200]
s410，由船舶阻力矩与航速pi控制器得到的需求转矩共同构成整船需求转矩；
[0201]
s420，soc修正函数通过电池soc状态来确定；
[0202]
s430，确定控制变量柴油机转速范围；
[0203]
s440，对柴油机、电机的转速和转矩网格化处理；
[0204]
s450，查表得到当前转速下柴油机目标转矩进而得到柴油机输出功率；
[0205]
s460，对查表得到目前转速下电机目标转矩，进而得到电机输出功率；
[0206]
s470，将得到的柴油输出功率输入至柴油机模型中，将电机输出功率输入至电池模型中；
[0207]
s480，形成目标函数；
[0208]
s490，求得目标函数最小值；
[0209]
s4010确定柴油机工作点以及电机工作点。
[0210]
在本实施例中，在确定等效燃油消耗最小策略的过程中，可以先根据船舶阻力矩与航速pi控制器得到的需求转矩共同构成整船需求转矩，
[0211]
soc修正函数可以通过电池soc状态来确定，目前，针对soc的修正方式有多种，示例性的，bms处于静态模式(不带载)，查询ocv表格，根据ocv曲线得出现在电压和温度下对应的soc值，再等待下个带载时刻开始修正soc，以一定速率加快或者减慢安时积分平滑修正至目标值；或者是充电模式下soc等于99.4％,则先停止安时积分保持soc不变，直至达到满充条件(单节最高电压达到当前温度下满电电压及充电电流是最小充电允许电流)，soc跳变至100％；又或者是通过极限修正的方式，即放电模式下单节最低电压持续一定时间低于阀值边界点soc_bms直接跳变到0，soc_disp以较快速度快速平滑跟踪至0％；充电模式下单节最高电压持续一定时间高于阀值高于满充电压点但低于安全保护点soc_bms、soc_disp直接修正到100％；再或者是建立电池模型也就是电池的等效电路，从而进行动态修正。在本实施例中，对具体的soc修正方式不作限定。
[0212]
然后，可以确定控制变量柴油机转速范围，柴油机转速范围可以是基于柴油机自身的设备属性进行确定。
[0213]
对柴油机、电机的转速和转矩网格化处理时，可以通过二维拉格朗日插值多项式来实现，或者是通过多项式最小二乘拟合法来实现，还可以是通过加权平均方法来实现，可以通过网格化解决转速和转矩分布不均匀等问题。
[0214]
由于柴油机的功率、转速和转矩之间存在关联关系，可以预先建立转速与转矩对应的表格，然后通过查表得到当前转速下柴油机目标转矩进而得到柴油机输出功率，即第一输出功率，对查表得到目前转速下电机目标转矩，进而确定出发电机输出功率，即第二输出功率。
[0215]
可以分别将柴油机输出功率输入到柴油机模型中，将电动机输出功率输入到电池模型中，确定出目标函数，并针对目标函数得到最小值，从而确定出柴油机工作点和电机工作点。
[0216]
本实施例阐述了等效燃油消耗最小策略的确定过程以及应用过程，在满足整船的需求功率的前提下，可以通过调整柴油机，使其始终工作在高效工作区，减小燃油消耗量，实现柴油机的油耗与电机等效燃油消耗量之和始终保持最小的目的。
[0217]
实施例三
[0218]
图5为本发明实施例提供的一种自适应粒子群优化的流程图，本实施例以前述实施例为基础，进一步详细阐述构建粒子群以及利用粒子群的自适应优化过程得到最佳等效因子的过程，步骤如下：
[0219]
s510，粒子位置和速度初始化；
[0220]
s520，计算粒子的适应度值；
[0221]
s530，更新粒子的个体极值和整体极值；
[0222]
s540，更新种群的适应度方差；
[0223]
s550,更新粒子的自适应权重；
[0224]
s560,生成随机数r；
[0225]
s570，判断随机数是否满足条件，若满足，则执行s580，若不满足则执行s590；
[0226]
s580，对群体极值进行变异操作；
[0227]
s590，计算粒子的当前适应度值；
[0228]
s5010，更新粒子的位置和速度；
[0229]
s5011，判断是否满足最终条件，若是则执行s5012，若否则执行s520；
[0230]
s5012，输出优化结果。
[0231]
本实施例中，提出的述构建粒子群以及利用粒子群的自适应优化过程，核心思想是根据粒子的适应值动态调整粒子群中每个粒子的权重。
[0232]
其中，生成的随机数r服从正态分布n(0,1)；
[0233]
pm的具体计算表示为：
[0234][0235]
q是区间[0，0.4]中的随机数，是远小于适应度方差d的最大值。
[0236]
如果r大于pm，则粒子发生突变，即执行s580。突变运算的具体计算公式如下：
[0237]
如果r小于pm，则不进行突变，即执行s590。
[0238]
从s540开始属于优化等效因子的步骤，而优化的目的是为了找到最优等效因子。
[0239]
具体的，步骤s5011以及步骤s5012的具体过程可以参考图6的一种输出最优等效因子的流程图，步骤如下：
[0240]
s610，给定工况和soc初始值；
[0241]
s620，选择等效因子s0、s1的初始值；
[0242]
s630，调用d-ecms策略；
[0243]
s640，计算soc偏差；
[0244]
s650，判断是否
│
soc偏差
│
《1％，若是则调用s670，若否则调用s660；
[0245]
s660，调用a-pso，计算新的等效因子s
n+1
；
[0246]
s670，输出最佳等效因子。
[0247]
在本实施例中，可以先基于船舶的基本信息，确定出等效因子s0、s1的初始值，调用等效燃油消耗最小策略，即如6中的d-ecms策略，可以得到电量偏差，即图6中的soc偏差，可以将电量偏差与设定的偏差阈值1％进行比较，如果得到的电量偏差的绝对值小于设定1％，则将该自适应等效因子输出为最佳等效因子。
[0248]
如果得到的电量偏差的绝对值大于设定1％，则调用a-pso策略，也就是继续执行图5的流程，直至确定出满足条件的优化结果，即最佳等效因子。
[0249]
在本实施例中提出的构建粒子群以及利用粒子群的自适应优化过程，在常规粒子群算法的基础上完成了改进，克服了粒子自适应能力差的缺点，实现得到最优等效因子。
[0250]
实施例四
[0251]
图7为本发明实施例四提供的一种船舶能量管理装置结构示意图，所述船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，如图7所示，该装置包括：
[0252]
能量采集点集合确定模块710，用于确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合；
[0253]
获取模块720，用于在所述能量采集点集合中的各个能量采集点处获取所述船舶的实际能源信息；
[0254]
最佳等效因子确定模块730，用于基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子；
[0255]
控制模块740，用于采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行实时油耗控制。
[0256]
在一种实施例中，所述能量采集点集合确定模块610包括如下子模块：
[0257]
航程段获取子模块，用于获取所述整个航程中的多个航程段；
[0258]
输出功率获取子模块，用于获取柴油机的第一输出功率以及所述发电机的第二输出功率；
[0259]
航行所需功率确定子模块，用于根据所述第一输出功率以及所述第二输出功率确定所述船舶的航行所需功率；
[0260]
第一等效燃油消耗功率确定子模块，用于根据所述第一输出功率以及所述第二输出功率，确定所述船舶的等效燃油消耗功率；
[0261]
第二等效燃油消耗功率确定子模块，用于采用与所述多个航程段相关的分段线性函数，将所述航行所需功率划分成若干需求功率区间，并确定各需求功率区间对应的区间等效燃油消耗功率；
[0262]
能量采集点确定子模块，用于以在各所述区间等效燃油消耗功率下达到所述柴油机的最优输出功率为目标，求解所述分段线性函数的最小值，作为对应的航程段的能量采集点，其中，在各能量采集点处能够获得最小等效燃油消耗量。
[0263]
在一种实施例中，所述能量采集点确定子模块，包括如下单元：
[0264]
功率约束条件确定单元，用于确定所述最优输出功率的约束条件，作为功率约束条件；
[0265]
转矩约束条件确定单元，用于将所述功率约束条件转换成转矩约束条件；
[0266]
最优转矩分配单元，用于根据所述转矩约束条件确定最优转矩分配，所述最优转矩分配包括多个最优转矩点；
[0267]
能量采集点确定单元，用于将所述最优转矩点作为能量采集点。
[0268]
在一种实施例中，所述最佳等效因子确定模块730包括如下子模块：
[0269]
等效因子确定子模块，用于根据所述实际能源信息，确定已知航程的等效因子；
[0270]
最佳等效因子确定子模块，用于对所述已知航程的等效因子进行自适应调整，得到最佳等效因子。
[0271]
在一种实施例中，所述实际能源信息包括电池剩余电量；所述等效因子确定子模块具体用于：
[0272]
分别计算各个能量采集点的所述电池剩余电量与预设的参考剩余电量的电量偏
差，并从所有的能量采集点对应的电量偏差中确定最大电量偏差；
[0273]
根据所述电池剩余电量、所述预设的参考剩余电量以及所述最大电量偏差，计算偏差系数；
[0274]
计算所述偏差系数与预设的参考等效因子的乘积得到对应能量采集点的等效因子。
[0275]
在一种实施例中，所述最佳等效因子确定子模块具体用于：
[0276]
将实时获得的等效因子作为粒子构建粒子群，并采用预先建立的粒子群算法确定自适应等效因子；
[0277]
采用基于所述自适应等效因子的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行油耗控制，并获取电量偏差；
[0278]
若所述电量偏差小于设定偏差阈值，则将该自适应等效因子作为最佳等效因子。
[0279]
在一种实施例中，所述装置还用于：
[0280]
获取实时的电量偏差；
[0281]
若所述电量偏差大于设定偏差阈值，则对所述最佳等效因子进行自适应调整。
[0282]
本发明实施例所提供的一种船舶能量管理装置可实现本发明实施例一、实施例二以及实施例三所提供的一种船舶能量管理方法，具备执行方法相应的功能模块和有益效果。
[0283]
实施例五
[0284]
图8示出了可以用来实施本发明的实施例的电子设备10的结构示意图。电子设备旨在表示各种形式的数字计算机，诸如，膝上型计算机、台式计算机、工作台、个人数字助理、服务器、刀片式服务器、大型计算机、和其它适合的计算机。电子设备还可以表示各种形式的移动装置，诸如，个人数字处理、蜂窝电话、智能电话、可穿戴设备(如头盔、眼镜、手表等)和其它类似的计算装置。本文所示的部件、它们的连接和关系、以及它们的功能仅仅作为示例，并且不意在限制本文中描述的和/或者要求的本发明的实现。
[0285]
如图8所示，电子设备10包括至少一个处理器11，以及与至少一个处理器11通信连接的存储器，如只读存储器(rom)12、随机访问存储器(ram)13等，其中，存储器存储有可被至少一个处理器执行的计算机程序，处理器11可以根据存储在只读存储器(rom)12中的计算机程序或者从存储单元18加载到随机访问存储器(ram)13中的计算机程序，来执行各种适当的动作和处理。在ram13中，还可存储电子设备10操作所需的各种程序和数据。处理器11、rom12以及ram13通过总线14彼此相连。输入/输出(i/o)接口15也连接至总线14。
[0286]
电子设备10中的多个部件连接至i/o接口15，包括：输入单元16，例如键盘、鼠标等；输出单元17，例如各种类型的显示器、扬声器等；存储单元18，例如磁盘、光盘等；以及通信单元19，例如网卡、调制解调器、无线通信收发机等。通信单元19允许电子设备10通过诸如因特网的计算机网络和/或各种电信网络与其他设备交换信息/数据。
[0287]
处理器11可以是各种具有处理和计算能力的通用和/或专用处理组件。处理器11的一些示例包括但不限于中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、各种专用的人工智能(ai)计算芯片、各种运行机器学习模型算法的处理器、数字信号处理器(dsp)、以及任何适当的处理器、控制器、微控制器等。处理器11执行上文所描述的各个方法和处理，例如一种船舶能量管理方法。
[0288]
在一些实施例中，一种船舶能量管理方法可被实现为计算机程序，其被有形地包含于计算机可读存储介质，例如存储单元18。在一些实施例中，计算机程序的部分或者全部可以经由rom12和/或通信单元19而被载入和/或安装到电子设备10上。当计算机程序加载到ram13并由处理器11执行时，可以执行上文描述的一种船舶能量管理方法的一个或多个步骤。备选地，在其他实施例中，处理器11可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行一种船舶能量管理方法。
[0289]
本文中以上描述的系统和技术的各种实施方式可以在数字电子电路系统、集成电路系统、场可编程门阵列(fpga)、专用集成电路(asic)、专用标准产品(assp)、芯片上系统的系统(soc)、负载可编程逻辑设备(cpld)、计算机硬件、固件、软件、和/或它们的组合中实现。这些各种实施方式可以包括：实施在一个或者多个计算机程序中，该一个或者多个计算机程序可在包括至少一个可编程处理器的可编程系统上执行和/或解释，该可编程处理器可以是专用或者通用可编程处理器，可以从存储系统、至少一个输入装置、和至少一个输出装置接收数据和指令，并且将数据和指令传输至该存储系统、该至少一个输入装置、和该至少一个输出装置。
[0290]
用于实施本发明的方法的计算机程序可以采用一个或多个编程语言的任何组合来编写。这些计算机程序可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，使得计算机程序当由处理器执行时使流程图和/或框图中所规定的功能/操作被实施。计算机程序可以完全在机器上执行、部分地在机器上执行，作为独立软件包部分地在机器上执行且部分地在远程机器上执行或完全在远程机器或服务器上执行。
[0291]
在本发明的上下文中，计算机可读存储介质可以是有形的介质，其可以包含或存储以供指令执行系统、装置或设备使用或与指令执行系统、装置或设备结合地使用的计算机程序。计算机可读存储介质可以包括但不限于电子的、磁性的、光学的、电磁的、红外的、或半导体系统、装置或设备，或者上述内容的任何合适组合。备选地，计算机可读存储介质可以是机器可读信号介质。机器可读存储介质的更具体示例会包括基于一个或多个线的电气连接、便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦除可编程只读存储器(eprom或快闪存储器)、光纤、便捷式紧凑盘只读存储器(cd-rom)、光学储存设备、磁储存设备、或上述内容的任何合适组合。
[0292]
为了提供与用户的交互，可以在电子设备上实施此处描述的系统和技术，该电子设备具有：用于向用户显示信息的显示装置(例如，crt(阴极射线管)或者lcd(液晶显示器)监视器)；以及键盘和指向装置(例如，鼠标或者轨迹球)，用户可以通过该键盘和该指向装置来将输入提供给电子设备。其它种类的装置还可以用于提供与用户的交互；例如，提供给用户的反馈可以是任何形式的传感反馈(例如，视觉反馈、听觉反馈、或者触觉反馈)；并且可以用任何形式(包括声输入、语音输入或者、触觉输入)来接收来自用户的输入。
[0293]
可以将此处描述的系统和技术实施在包括后台部件的计算系统(例如，作为数据服务器)、或者包括中间件部件的计算系统(例如，应用服务器)、或者包括前端部件的计算系统(例如，具有图形用户界面或者网络浏览器的用户计算机，用户可以通过该图形用户界面或者该网络浏览器来与此处描述的系统和技术的实施方式交互)、或者包括这种后台部件、中间件部件、或者前端部件的任何组合的计算系统中。可以通过任何形式或者介质的数字数据通信(例如，通信网络)来将系统的部件相互连接。通信网络的示例包括：局域网
(lan)、广域网(wan)、区块链网络和互联网。
[0294]
计算系统可以包括客户端和服务器。客户端和服务器一般远离彼此并且通常通过通信网络进行交互。通过在相应的计算机上运行并且彼此具有客户端-服务器关系的计算机程序来产生客户端和服务器的关系。服务器可以是云服务器，又称为云计算服务器或云主机，是云计算服务体系中的一项主机产品，以解决了传统物理主机与vps服务中，存在的管理难度大，业务扩展性弱的缺陷。
[0295]
应该理解，可以使用上面所示的各种形式的流程，重新排序、增加或删除步骤。例如，本发明中记载的各步骤可以并行地执行也可以顺序地执行也可以不同的次序执行，只要能够实现本发明的技术方案所期望的结果，本文在此不进行限制。
[0296]
上述具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限制。本领域技术人员应该明白的是，根据设计要求和其他因素，可以进行各种修改、组合、子组合和替代。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明保护范围之内。

技术特征：
1.一种船舶能量管理方法，其特征在于，所述船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，所述方法包括：确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合；在所述能量采集点集合中的各个能量采集点处获取所述船舶的实际能源信息；基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子；采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行实时油耗控制。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合，包括：获取所述整个航程中的多个航程段；获取柴油机的第一输出功率以及所述发电机的第二输出功率，并根据所述第一输出功率以及所述第二输出功率确定所述船舶的航行所需功率；根据所述第一输出功率以及所述第二输出功率，确定所述船舶的等效燃油消耗功率；采用与所述多个航程段相关的分段线性函数，将所述航行所需功率划分成若干需求功率区间，并确定各需求功率区间对应的区间等效燃油消耗功率；以在各所述区间等效燃油消耗功率下达到所述柴油机的最优输出功率为目标，求解所述分段线性函数的最小值，作为对应的航程段的能量采集点，其中，在各能量采集点处能够获得最小等效燃油消耗量。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述以在各所述区间等效燃油消耗功率下达到所述柴油机的最优输出功率为目标，求解所述分段线性函数的最小值，作为对应的航程段的能量采集点，包括：确定所述最优输出功率的约束条件，作为功率约束条件；将所述功率约束条件转换成转矩约束条件；根据所述转矩约束条件确定最优转矩分配，所述最优转矩分配包括多个最优转矩点；将所述最优转矩点作为能量采集点。4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子，包括：根据所述实际能源信息，确定已知航程的等效因子；对所述已知航程的等效因子进行自适应调整，得到最佳等效因子。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述实际能源信息包括电池剩余电量；所述根据所述实际能源信息，确定已知航程的等效因子，包括：分别计算各个能量采集点的所述电池剩余电量与预设的参考剩余电量的电量偏差，并从所有的能量采集点对应的电量偏差中确定最大电量偏差；根据所述电池剩余电量、所述预设的参考剩余电量以及所述最大电量偏差，计算偏差系数；计算所述偏差系数与预设的参考等效因子的乘积得到对应能量采集点的等效因子。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述对所述已知航程的等效因子进行自适应调整，得到最佳等效因子，包括：
将实时获得的等效因子作为粒子构建粒子群，并采用预先建立的粒子群算法确定自适应等效因子；采用基于所述自适应等效因子的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行油耗控制，并获取电量偏差；若所述电量偏差小于设定偏差阈值，则将该自适应等效因子作为最佳等效因子。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行油耗控制之后，所述方法还包括：获取实时的电量偏差；若所述电量偏差大于设定偏差阈值，则对所述最佳等效因子进行自适应调整。8.一种船舶能量管理装置，其特征在于，所述船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，所述装置包括：能量采集点集合确定模块，用于确定所述船舶在整个航程中的能量采集点集合；获取模块，用于在所述能量采集点集合中的各个能量采集点处获取所述船舶的实际能源信息；最佳等效因子确定模块，用于基于各能量采集点的所述实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子；控制模块，用于采用基于所述最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对所述船舶的所述柴油机和所述电动机进行实时油耗控制。9.一种电子设备，其特征在于，所述电子设备包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的计算机程序，所述计算机程序被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器能够执行权利要求1-7中任一项所述的一种船舶能量管理方法。10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令用于使处理器执行时实现权利要求1-7中任一项所述的一种船舶能量管理方法。

技术总结
本发明公开一种船舶能量管理方法、装置、设备及存储介质，船舶为由柴油机和电动机共同提供能量的柴电混合动力船舶，该方法包括：确定船舶在整个航程中的能量采集点集合，在能量采集点集合中的各个能量采集点处获取船舶的实际能源信息，基于各能量采集点的实际能源信息，确定等效燃油消耗最小策略的最佳等效因子，采用基于最佳等效因子生成的等效燃油消耗最小策略，对船舶的柴油机和电动机进行实时油耗控制，实现柴油机的油耗与电动机等效燃油消耗量之和保持实时的最小，实时性强，提高了柴油机与电动机的工作效率，降低了油耗，提高了电池电量利用率。电池电量利用率。电池电量利用率。


技术研发人员：项勇兵 刘强 王炳亮 杜波
受保护的技术使用者：广东广船国际海洋科技研究院有限公司
技术研发日：2023.02.09
技术公布日：2023/5/10