本發明涉及動力定位船舶能量調度領域，具體涉及一種動力定位海洋平臺多發電機組調度方法。
背景技術：
：能源問題已經成為經濟發展中一個頭等重要問題。隨著陸地能源的不斷消耗，人類越來越迫切地將視線投向海洋，海洋各類平臺成為了研究的新熱點，然而海洋平臺既是獲取能源的工具，同時也大量消耗能源，其中平臺柴油機是消耗能源的重要組成部分。海洋平臺柴油機的主要作用是發電，它是海洋平臺的心臟，能否正常工作直接影響到平臺的正常工作。海洋平臺柴油機在正常運行中會消耗大量的能源。在相同發電機組待用的情況下，不同能源調度分配方案可以在滿足海洋平臺能源需要的同時實現不同的耗油量。所以相較于傳統的能量調度方案，優化能源調度方式，從而在實現能量需求的同時使得相應的消耗的減少是極為迫切的需要。海洋平臺經常需要將其定位于海上某一點,同時防止顛覆,以進行各項作業.常見定位方式有錨泊定位、動力定位、錨泊定位+動力定位.一般水深情況下,浮式生產系統的系泊主要采用錨泊系統,但隨著水深的增加,錨泊系統的抓底力減小,拋錨的困難程度增加,同時錨泊系統的錨鏈長度和強度都要增加,進而重量劇增,海上布鏈作業也變得復雜,系泊錨鏈的造價和安裝費用猛增,其定位功能也受到很大的限制。隨著船舶工業與海洋工程的迅猛發展,傳統的定位系統已經不能滿足深海地域定位作業的要求,動力定位系統能夠很好地解決這一問題.它的優點是定位成本不會隨著水深增加而增加,并且操作也比較方便,因此動力定位系統的研究越來越具有現實意義。動力定位(dp)是一種閉環的控制系統,其功能是不借助錨泊系統的作用,而能不斷檢測出船舶的實際位置與目標位置的偏差,再根據風、浪、流等外界擾動力的影響計算出使船舶恢復到目標位置所需推力的大小,并對船舶上各推力器進行推力分配,使各推力器產生相應的推力,從而使船盡可能地保持在海平面上要求的位置.它包括定點控制(推進器采用低進速)和航行控制,其優點是定位成本不會隨著水深增加而增加,并且操作也比較方便；缺點是增加能耗,同時設備一旦失控將產生嚴重后果。綜上，可以看出現有技術忽略每臺發電機組的能源特性，等比例分配各個發電機組的負荷。技術實現要素：本發明公開一種動力定位海洋平臺多發電機組的調度方案。根據海洋平臺實際工況與推力需要，對其發電機組進行調度，使發電機組能耗相較于普通調度方式更少，具體是利用模擬退火算法來進行優化。為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：一種動力定位海洋平臺多發電機組調度方法，其特征在于，包括以下步驟：按照發電機組的能耗特征及其出力比例進行調度，將每臺發電機組輸出功率與其最大功率比值和每臺發電機額定功率與功率最大發電機額定功率的比值的乘機的組合作為可行解；利用模擬退火的方式來尋求能耗較低的全局最優解。在本發明一實施例中，具體包括以下步驟：s1：建立動力定位船舶能源管理的數學模型，假定需要求解的優化問題為：minimizef(x)(1)subjecttox∈ω(2)動力定位船舶能量管理優化數學模型包括目標函數和約束條件；目標函數包括燃料消耗最低；約束條件包括機組處理約束，機組平衡約束；若每臺發電機的輸出功率為pgj，每臺發電機組的額定功率為pjmax，假設第n臺發電機組功率最大，額定功率為pnmax，船舶總負荷為pd,則令則能量管理優化模型具體形式為：其中，pg為發電機組的輸出總功率與功率最大發電機的額定功率的比值；f(pg)為發電機組消耗燃料的總量；pj為第j臺機組輸出功率與其額定功率的比值pj'為第j臺機組額定功率與功率最大發電機額定功率的比值；aj、bj、cj為第j臺機組燃料消耗系數；pjmin為第j臺機組最小輸出功率與其額定功率的比值；pjmax為第j臺機組最大輸出功率與其額定功率的比值；pd'為船舶總負荷與功率最大發電機的額定功率的比值；s2：令迭代次數k＝0；s3：設置初始溫度t0，溫度下降參數α和初始點x(0)∈ω；x(0)＝pjmin+(pjmax-pjmin)*rand()，j＝(1,2....8)；s4：從初始點廣義上的領域n(x(k))選定備選點z(k)；s5：設置接受概率為p(k,f(z(k)),f(x(k))＝min{1,exp(-(f(z(k))-f(x(k)))/tk)}如果f(z(k))≤f(x(k)),那么p(k,f(z(k)),f(x(k)))＝1此時x(k+1)＝z(k),即下一個迭代點為z(k)，但是如果f(z(k))>f(x(k)),則仍有一定概率使得x(k+1)＝z(k)，這一概率為exp(-(f(z(k))-f(x(k)))/tk)；s6：用一個記錄數組來記錄尋優時所得的較好解并且運用于下一次迭代；s7：如果滿足停止規則，就停止迭代，否則令k＝k+1，返回s3。通過本發明，合理分配各船舶發電機組的負荷，在保證船舶安全的基礎上，相較于普通按比例分配的能源調度方式，在能耗上可以尋取更優化的調度方式。附圖說明圖1為本發明在一種特定能量需求下與傳統兩種調度方式的效果對比。圖2為本發明的算法流程圖。具體實施方式下面結合附圖和具體實施例對本發明做進一步解釋說明。本發明提供一種動力定位海洋平臺多發電機組調度方法，按照發電機組的能耗特征及其出力比例進行調度，將每臺發電機組輸出功率與其最大功率比值和每臺發電機額定功率與功率最大發電機額定功率的比值的乘機的組合作為可行解；利用模擬退火的方式來尋求能耗較低的全局最優解。在一種特定能量需求下模擬退火sa與傳統兩種調度方式的效果對比，參見圖1。本發明具體實施的流程圖參見圖2。具體包括以下步驟：◆步驟1建立動力定位船舶能源管理的數學模型，假定需要求解的優化問題為：minimizef(x)(1)subjecttox∈ω(2)本問題具體數學模型為動力定位船舶能量管理優化數學模型包括目標函數和約束條件；目標函數包括燃料消耗最低；約束條件包括機組處理約束，機組平衡約束。若每臺發電機的輸出功率為pgj，每臺發電機組的額定功率為pjmax，假設第n臺發電機組功率最大，額定功率為pnmax，船舶總負荷為pd,則令則能量管理優化模型具體形式為：其中，pg為發電機組的輸出總功率與功率最大發電機的額定功率的比值；f(pg)為發電機組消耗燃料的總量；pj為第j臺機組輸出功率與其額定功率的比值pj'為第j臺機組額定功率與功率最大發電機額定功率的比值；aj、bj、cj為第j臺機組燃料消耗系數；pjmin為第j臺機組最小輸出功率與其額定功率的比值；pjmax為第j臺機組最大輸出功率與其額定功率的比值；pd'為船舶總負荷與功率最大發電機的額定功率的比值。◆步驟2令迭代次數k＝0?！舨襟E3同時設置初始溫度t0，溫度下降參數α和初始點x(0)∈ω。本發明中提及退火方法為了取得更好全局最優解，所以需要較高的初始溫度，設置t0為10000，設置溫度下降參數為0.95，初始點利用隨機數生成，具體實施公式如下：x(0)＝pjmin+(pjmax-pjmin)*rand()，j＝(1,2....8)(8)◆步驟4從初始點廣義上的領域n(x(k))選定備選點z(k).其中備選點的選擇方案，在本發明經過多次測試確定為原始點x(0)的上下10％，具體實施方案的公式如下：zjk＝pow(-1,rand()％2)*((rand()％11)*0.01*pjmax)，j＝(1,2...8)(9)其中若zjk<0,則將zjk置0；若zjk>pjmax，則將zjk置為pjmax?！舨襟E5設置接受概率為p(k,f(z(k)),f(x(k))＝min{1,exp(-(f(z(k))-f(x(k)))/tk)}如果f(z(k))≤f(x(k)),那么p(k,f(z(k)),f(x(k)))＝1此時x(k+1)＝z(k),即下一個迭代點為z(k)。但是如果f(z(k))>f(x(k)),則仍有一定概率使得x(k+1)＝z(k)，這一概率為exp(-(f(z(k))-f(x(k)))/tk)。其中本發明設置冷卻過程為經典的指數冷卻過程，即tk+1＝tk*α?！舨襟E6為了提高該算法的計算速率，本發明使用一種記憶優解的方式來進行迭代，具體使用一個記錄數組來記錄尋優時所得的較好解并且運用于下一次迭代，從而尋求更好的解。如果滿足停止規則，就停止迭代?！舨襟E7令k＝k+1，回到步驟3。合理分配各船舶發電機組的負荷，在保證船舶安全的基礎上，相較于普通按比例分配的能源調度方式，在能耗上可以尋取更加優化的調度方式。下面舉例說明具體方法：假如用本發明對裝備有8臺柴油發電機組的動力定位船舶進行能量管理優化，其功率為表1所示單機額定功率(kw)1250250037505000數量(臺)1322表1機組能耗特性如下：0≤pj<0.25s(pj)＝2.9512(pj)3+187.866(pj)2+270.67pj+2890.25<pj<0.5s(pj)＝2.9572(pj-0.25)3+190.08(pj-0.25)2-176.184(pj-0.25)+233.120.5<pj<0.75s(pj)＝7.0041(pj-0.5)3+192.293(pj-0.5)2-80.591(pj-0.5)+2010.75≤pj<0.85s(pj)＝-1.4424×103(pj-0.75)3+197.546(pj-0.75)2+16.869(pj-0.75)+192.980.85≤pj<0.9s(pj)＝1.9401×103(pj-0.85)3+235.158(pj-0.85)2+13.10(pj-0.25)+195.20.9≤pj<1.0s(pj)＝67.134(pj-0.9)3+55.8598(pj-0.9)2+4.1427(pj-0.9)+195.511.0≤pj<1.1s(pj)＝67.134(pj-1.0)3+76.0(pj-1.0)2+17.328(pj-1.0)+195.55則根據公式(3)-(7)可確定船舶發電機組調度模型。當pd'＝2時，根據目前常用船舶發電機組的調度方法和本發明方法，各發電機組功率分配如表2所示：表2根據上述表2，傳統船舶發電機調度方法分兩種：一、在滿足船舶負荷前提下優先使用功率較低的發電機，為了保證使用的安全性不進行滿載下的作業，故使用90％的額定功率代替全功輸出(可以根據實際情況相應改變該比例參數)。二滿足船舶負荷前提下，將所需功率按功率比例分配給所有發電機。本發明的船舶能量管理方法是基于模擬退火算法(sa)進行功率分配。船舶在不同負荷下，目前常用船舶發電機組的調度方法和本發明方法的耗油量對比如表3所示：表3可以明顯看出本發明算法在船舶動力定位能量調度上相較于普通調度方式在滿足相同推力需求下的耗油量的減少，對于動力定位的海洋平臺的能量調度具有一定的實際意義。以上是本發明的較佳實施例，凡依本發明技術方案所作的改變，所產生的功能作用未超出本發明技術方案的范圍時，均屬于本發明的保護范圍。當前第1頁12