一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统技术方案

技术编号：44162481 阅读：17 留言：0更新日期：2025-01-29 10:34

本发明专利技术涉及电动船舶的电能控制的技术领域，它涉及一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，包括数据采集模块、动态负载管理模块、自适应能源分配模块、电力健康检测模块、反馈与优化模块，数据采集模块用于实时监测船舶各用电单元参数，动态负载管理模块根据数据对各用电单元的电力供应进行实时优先级调整，自适应能源分配模块根据船舶的运行状态、环境条件及历史数据，预测电力需求并动态调整电力分配策略，电力健康检测模块实时监测各用电单元的健康状态，反馈与优化模块将运行数据上传至云端，通过大数据分析不断优化能源分配方案，本发明专利技术实现对电力需求的精准预测与动态调配，从而提升纯电动船舶的安全性与经济性。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电动船舶的电能控制的，它涉及一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统。

技术介绍

1、随着新能源的发展，电动汽车的普及，电动机的作为动力源的使用越来越广泛，在造船时，纯电动的船舶也已经面试，该些内纯电动船舶为内河船，一般用于巡视艇和公务船。

2、为了确保船舶的电力安全，本申请人公开了公告号cn 218183075 u公开了一种电力驱动船体电力监管系统，通过在船体上的各个用电单位上安置检测单元，从而实现对每个用于单位工作参数的实时检测，控制台可以通过实时数据来调配船体的用电。在航行时，陆地上的控制中心可以通过得到的电力数据制定更为精确的航行路线。

3、但是在实际过程中船舶上的各个用电单元，如动力系统、导航设备和通信设备，其电力需求因航行状态、负载及外部环境条件而变化。

4、由于这些因素的影响，船舶可能面临电力供应不足或分配不均的问题，从而影响整体航行的安全性与效率。现有的电力管理系统往往无法有效适应这种动态变化，导致在负载波动时无法及时调整电力分配。这不仅可能影响关键设备的正常运行，还可能导致系统的整体性能下降。因此，开发一个能够实时响应电力需求变化并优化电力分配的智能系统显得尤为重要。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种实现对电力需求的精准预测与动态调配，从而提升纯电动船舶的安全性与经济性的新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统。

2、为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：</p>

3、一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，包括：

4、数据采集模块，用于实时监测船舶各用电单元的电流、电压、温度及环境湿度等参数，并将所述数据上传至控制中心；

5、动态负载管理模块，根据所述数据对各用电单元的电力供应进行实时优先级调整，确保关键设备优先供电；

6、自适应能源分配模块，根据船舶的运行状态、环境条件及历史数据，预测电力需求并动态调整电力分配策略；

7、电力健康检测模块，实时监测各用电单元的健康状态，并在发现异常时自动报警、调整电力分配，并提供预测性维护功能；

8、反馈与优化模块，将运行数据上传至云端，通过大数据分析不断优化能源分配方案。

9、本专利技术进一步设置为：所述数据采集模块包括：

10、实时监测单元，用于实时监测船舶各用电单元的电流、电压、温等电力参数，并将数据上传至控制中心；

11、环境监测单元，用于采集外部环境数据，包含天气状况、船舶负载，以提供全面的运行数据；

12、数据传输单元，将所述实时监测和环境数据通过无线或有线网络传输至控制中心，实现数据的实时更新和共享。

13、本专利技术进一步设置为：所述动态负载管理模块包括：

14、优先级规则设置单元，用于对船舶各用电设备进行分类，并根据设备的重要性设定供电优先级，以确保关键设备在不同运行状态下优先获得电力供应；

15、负载调整决策单元，基于实时监测数据和优先级规则，自动计算各用电单元的电力分配方案，以优化整体能效，确保高优先级设备的稳定运行；

16、控制执行单元，根据负载调整决策实施电力输出控制，确保系统实时响应电力需求变化；

17、故障响应机制，监测到电力异常或设备故障时，系统能够自动降低低优先级设备的电力供应，以保护关键设备并维持船舶的正常运行。

18、本专利技术进一步设置为：自适应能源分配模块包括：

19、数据分析单元，用于实时分析船舶运行状态、环境条件和历史用电数据，以预测未来的电力需求；

20、自适应调度单元，通过强化学习算法，根据实时数据和历史数据不断优化电力分配策略，确保电力的有效使用；

21、动态调整单元，能够在电力需求变化时，自动调整各用电单元的电力供应，优先保障关键系统的需求。

22、本专利技术进一步设置为：所述电力健康检测模块包括：

23、实时健康监测单元，用于监测各用电单元的运行状态，实时采集电流、电压、温度等参数，以检测设备的健康状况；

24、异常检测与报警单元，当监测到用电单元的运行状态异常或设备故障时，自动触发报警机制，向控制中心发出警报信号；

25、自动电力调整单元，基于异常检测结果，系统自动调整电力分配方案，降低故障设备的电力供应，并优先保障关键设备的正常运行；

26、预测性维护单元，根据历史运行数据与设备健康状况，预测潜在故障风险，并提前发出维护提醒，以减少设备停机时间和优化维护周期。

27、本专利技术进一步设置为：反馈与优化模块包括：

28、数据反馈单元，将系统运行过程中的数据上传至云端，便于进行长期分析和优化；

29、性能分析机制，基于历史数据和运行反馈，分析系统的运行效率，识别改进机会；

30、优化策略生成单元，结合性能分析结果，生成优化的电力管理策略，并实施在系统中。

31、本专利技术进一步设置为：所述负载调整决策单元中的用于计算模型公式如下：

32、

33、其中，pi(t) 为用电单元i在时间t的功率分配；wi为用电单元i的优先级权重；si用电单元i的健康状态评分，反映设备运行状况（0 到 1 之间，1 表示健康）；为动态调整系数；pdesires,i为用电单元i的理想功率需求；

34、为环境影响函数；z为综合归一化因子，用于确保功率分配的合理性；

35、该，

36、

37、pavailable为系统的可用电力，确保总分配不超过这一值。

38、本专利技术进一步设置为：所述自适应调度的强化学习算法公式为：

39、

40、其中，argamxa为选择能够最大化奖励的动a；r(a,st)为在状态st下，执行动作a所获得的即时奖励；为折扣因子，范围在 0-1 之间；为状态转移概率，表示从当前状态st执行动作a后转移到下一个状态st+1的概率；v(st+1)为在未来状态st+1下的价值函数，表示该状态的潜在收益。

41、本专利技术进一步设置为：电力健康检测模块使用多目标优化算法，电力分配公式为：

42、

43、其中，maximize j 表示目标是通过优化电力分配，使目标函数j的值尽可能大；pmax,i为用电单元i的最大功率容量；(1-ri)为设备i的故障风险反转值；为设备风险总和惩罚。

44、对比现有技术的不足，本专利技术的有益效果为：

45、系统通过在每个用电单元上安装检测单元，实现了对电力参数的实时监测，确保能够快速响应动态变化，从而保障船舶的安全性和可靠性。采用自适应能源分配模块，利用实时数据分析和机器学习算法，智能预测电力需求，并依据航行状态和环境条件动态调整电力分配策略，提升了电力使用的效率和灵活性。

46、通过电力健康检测模块实时监测设本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：

3.根据权利要求2所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于：所述动态负载管理模块包括：

4.根据权利要求3所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，自适应能源分配模块包括：

5.根据权利要求4所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，所述电力健康检测模块包括：

6.根据权利要求5所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，反馈与优化模块包括：

7.根据权利要求2所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，所述负载调整决策单元中的用于计算模型公式如下：

8.根据权利要求5所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于：所述自适应调度的强化学习算法公式为：

9.根据权利要求3所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特

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【技术特征摘要】

1.一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，所述数据采集模块包括：

3.根据权利要求2所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于：所述动态负载管理模块包括：

4.根据权利要求3所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，自适应能源分配模块包括：

5.根据权利要求4所述一种新能源船舶的智能电力管理与能效优化系统，其特征在于，所述电力健康检测模块包...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹建新，王忠鵾，朱健，沈贤，朱珉，
申请(专利权)人：嘉兴市锦佳船舶制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：

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