一种船舶主电站发电机组自动配置方法

技术领域

本发明涉及船舶电力系统设计技术领域，具体地，涉及一种船舶主电站发电机组容量、台数的自动配置方法。

背景技术

船舶电站设计是船舶电气设计最基础、最重要的一项工作，电站设计的合理性直接关系到船舶电力系统投运后运行的经济性、可靠性、生命力、维修性等，是船舶电气设计水平的直接体现。

传统的船舶电站发电机组配置方式如下：船舶电站负荷计算完成后，由设计人员根据各工况下的电力负荷估算结果，初步考虑配置机组台数与单机功率，然后根据设备样本进行机组选型，再根据机组实际情况调整机组配置台数、功率，确定合适的机组配置方案。整个设计过程费时费力、主观性太强，同时，在完成配置机组台数、单机功率后，一般只对不同厂家的机组参数、尺寸、价格等因素进行对比，而不再关注不同厂家的机组配置台数、功率，这样造成最终的机组配置方案往往非最优解，直接影响了船舶电站设计的工作效率和精细程度。

因此，业界需要一种船舶主电站发电机组自动配置方法，提高船舶电站设计工作效率和精细度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种船舶主电站发电机组自动配置方法，通过将机组配置问题转化为数学优化模型，实现了船舶主电站发电机组容量、台数的高效自动配置。

本发明的技术目的是通过以下技术方案实现的：一种船舶主电站发电机组自动配置方法，包括以下步骤：

步骤1)根据电力负荷表分别计算得到船舶电站对应不同工况下的总负荷；

步骤2)以电站运行的所有工况下平均负荷率最高为目标函数，以备选可用机组库作为机组解空间，以单台机组负荷率指定的上下限、机组特性约束等作为约束条件，建立最优化模型；

步骤3)采用枚举法遍历求解得到主电站发电机组的台数及每台机组功率。

优选的，所述步骤2)的最优化模型为：

s.t.

其中，电站配置的机组配置设为：第I类机组额定功率为F

优选地，机组库包括了市场上主要生产厂家的不同功率等级的机组信息，主要包括：机组型号、机组功率、机组电压、机组频率、功率因数、机组尺寸、重量、排放等级、柴油机型号、柴油机功率、柴油机转速、柴油机厂家、发电机型号、发电机功率、发电机电压、发电机厂家等参考信息。

优选的，步骤3)包括以下步骤：Step1:寻找机组配置方案可行解：

按照用户设定的配置机组数量、筛选机组指标，在满足约束条件

Step2：计算指定配置方案下平均负荷率：

在该机组配置方案Γ(k)下，根据

Step3:依据平均负荷率目标函数得到最优机组配置：

如果平均负荷率η(k)优于最优负荷率η

判断遍历是否完成，遍历未完成，则令k＝k+1，跳转Step1，否则结束，输出最优机组配置方案Γ

优选地，求解方法采用枚举法。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明具备综合考虑所有工况、有效负荷率高、自动辅助设计、机组库可扩展等特点，有助于提高船舶电站机组容量及台数配置的设计效率和精细程度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1本发明一实施例电站发电机组自动配置方法流程图；

图2本发明一实施例机组配置建议软件实现界面。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本实施例以某4000t全电力推进船舶为例，对其主电站发电机组容量及台数进行自动配置，方法步骤如图1所示。全电力推进船舶无需额外备用机组。

(1)根据电力负荷表分别计算得到船舶电站对应不同工况下的总负荷，如下表：

(2)以电站运行的所有工况下平均负荷率最高为目标函数，以备选可用机组库作为机组解空间，以单台机组负荷率指定的上下限、机组特性约束等作为约束条件，建立最优化模型：

s.t.

其中，电站配置的机组配置设为：第I类机组额定功率为F

(3)求解最优化模型，得到主电站发电机组的台数及每台机组功率，包括以下步骤：

Step1:寻找机组配置方案可行解

按照用户设定的配置机组数量、筛选机组指标，在满足约束条件

Step2：计算指定配置方案下平均负荷率

在该机组配置方案Γ(k)下，根据

Step3:依据平均负荷率目标函数得到最优机组配置

如果平均负荷率η(k)优于最优负荷率η

判断遍历是否完成，遍历未完成，则令k＝k+1，跳转Step1，否则结束，输出最优机组配置方案Γ

采用C#程序设计语言实现上述方法，软件得到电站机组配置建议表，包括3组可用配置方案，平均负荷率分别为：80.17％、75.61％、69.87％，如图2所示。

其中，最佳方案为建议配置1个主电站，包含2台2940kW机组和2台760kW机组。其最大负荷率85.69％，最低负荷率为68.58％，平均负荷率为80.17％。经人工离线校核，在给定机组库下，该机组配置模式是最优的。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。