[发明专利]一种多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统与预测方法

说明书

本发明公开了多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统，包括：负荷信息采集模块、气候信息采集模块、能量管理全局优化策略制定模块、船舶控制中心显示设备、无线局域网模块与大数据云平台；负荷信息采集模块、气候信息采集模块将历史负荷数据以及海洋气候数据传输至大数据云平台；能量管理全局优化策略制定模块用于为多能源电力推进船舶制定未来航行过程中每小时航行任务以及该航行任务下的平均航速；大数据云平台用于接收通过无线局域网上传的数据信息，完成训练样本集的构建与预测模型的回归建模，最终输出待预测时刻电力负荷预测值。本发明通过丰富的训练集、改进的算法构建预测模型，增加了模型预测的准确性，使得电力负荷预测更加准确。

技术领域

本发明涉及多能源船舶负荷预测技术领域，具体地说，是一种多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统与预测方法。

背景技术

现阶段针对多能源电力推进船舶的电力负荷预测问题的研究较少，传统的电力推进船舶负荷预测方法无法有效解决多能源电力推进船舶能量管理策略为全船每小时航行制定不同的航程任务使得船舶航速非固定，并且船舶所处海域，洋流流速、洋流流向以及海上风速、风向、温度、相对湿度的变化对负荷预测问题所带来的影响。由于多能源电力推进船舶航行任务时间的限制，使得能够参与电力负荷预测的训练样本数量也十分的有限，再加之上述众多因素都会对电力负荷功率消耗产生复杂的影响，多能源电力推进船舶跨海域执行任务时，海洋气候情况的改变导致船舶电力负荷不断变化，给多能源电力推进船舶的电力负荷预测带来了难度，电力负荷预测准确度降低。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明提供了一种多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统与预测方法，以解决现有技术中海洋气候情况的改变导致船舶电力负荷不断变化，难以预测的技术问题。

本发明提供了一种多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统，包括：负荷信息采集模块、气候信息采集模块、能量管理全局优化策略制定模块、船舶控制中心显示设备、无线局域网模块与大数据云平台；

所述负荷信息采集模块、气候信息采集模块将多能源电力推进船舶运行时的历史负荷数据以及行驶过海域的海洋气候数据通过所述无线局域网模块传输至所述大数据云平台中；

所述能量管理全局优化策略制定模块通过所述无线局域网模块与所述大数据云平台连接，用于为多能源电力推进船舶制定未来航行过程中每小时航行任务以及该航行任务下的平均航速；

所述大数据云平台与所述无线局域网模块相连，用于接收通过无线局域网上传的数据信息，完成训练样本集的构建与预测模型的回归建模，最终输出待预测时刻电力负荷预测值。

进一步地，所述大数据云平台包括：数据存储与云数据库交汇模块、训练样本集构建模块、数据处理模块与负荷预测模型建立模块。

所述数据存储与云数据库交汇模块将接收的船舶数据进行存储并上传至云数据中；

所述训练样本集构建模块对接收到的船舶数据进行选取，选择影响电力负荷预测结果的参数在每小时下的平均值与能量管理全局优化策略制定的每小时平均航速作为特征向量构建训练样本集；

所述数据处理模块以欧式距离作为评判标准，将相似航行场景下的每小时平均电力负荷值加入特征向量中，完成对整个训练样本集特征向量的维数扩充；

所述负荷预测模型建立模块通过维数扩充后的训练样本集构建负荷预测模型。

本发明还提供了一种多能源电力推进船舶的电力负荷预测系统的预测方法，包括如下步骤：

步骤1：以最低成本为目的获取船舶当前总航程中各小时的平均航速；

步骤2：通过船舶航行的历史数据构建训练样本集的数据集，数据集包括：

对电力负荷预测结果有影响的每小时电力负荷值、对电力负荷预测结果有影响的每小时各气候信息数据，以及每小时的平均航速；