CN110110422B - 船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，包括：建立船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统；当电网总负荷逐渐增加时，初始时由锂电池组供电；当锂电池组供电能力不足时，柴油发电机组起动并投入工作，此时以柴油发电机组供电为主，柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，电网负荷的变化由锂电池组进行负荷补偿，维持柴油发电机组最佳耗油率。优点为：本发明的多船舶多电源复合利用最低耗油率优化，解决船舶变工况耗油率优化及功率不稳定问题，解决船舶低负荷、高负荷区极限工况能量优化及在极限工况下长时间工作的发电柴油机耗油率最优问题，实现在低负荷和高负荷工况下维持柴油机最佳效率，实现柴油机最低耗油率。

Description

船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法

技术领域

本发明属于船舶耗油率优化技术领域，具体涉及一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法。

背景技术

船舶环保、节能减排是世界性主题，新能源综合利用是航运领域研究的热点与发展方向。IMO统计数据表明，船舶行业消耗燃油约2.5亿吨/年，船舶废气污染占整个大气污染约10％，部分港口城市甚至高达40％，而硫氧化物年排放量占全球排放总量约13％。目前，燃油仍是船舶的主导能源，因此，这对船舶的节能减排、增效技术提出了新的挑战。

现有的船舶动力系统，普遍具有以下问题：

(1)拖轮、工程船等类型船舶工况多变，停泊工况、巡航工况、拖带或施工工况又有轻负荷和重载之分，但其动力配置是按照满负荷工况设计的，造成动力储备和资源的浪费。

(2)拖轮、工程船等类型船舶的满负荷工况时间不会长期连续，但柴油机热效率是按照满负荷额定工况设计与配置的，这使柴油机的工作经常偏离了额定负荷工作区域，造成柴油机的耗油率变差，难以维持最佳效率。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，包括以下步骤：

步骤1，建立船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统；所述船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统包括上位计算机、PLC控制单元、电池管理单元、电源变换模块、直流母线排、左推进电机单元、右推进电机单元、柴油发电系统、岸电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、第一储能单元和第二储能单元；所述左推进电机单元、所述右推进电机单元、所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元均并联连接到所述直流母线排；所述PLC控制单元用于控制所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元的投切；所述风力发电系统与所述第一储能单元连接，可向所述第一储能单元充电；所述太阳能发电系统与所述第二储能单元连接，可向所述第二储能单元充电；所述柴油发电系统还直接与所述左推进电机单元和所述右推进电机单元连接，可直接驱动所述左推进电机单元和所述右推进电机单元；

步骤2，当电网总负荷∑P逐渐增加时，初始时由锂电池组供电；当锂电池组供电能力不足时，柴油发电机组起动并投入工作，此时以柴油发电机组供电为主，柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，电网负荷的变化由锂电池组进行负荷补偿，维持柴油发电机组最佳耗油率；在此过程中，太阳能和风能持续向锂电池组均衡充电；

具体方式为：

步骤2.1，上位计算机鉴别电网总负荷∑P是否小于75％Q_e，Q_e为单套锂电池组额定容量，如果是，则由单套锂电池组向全船供电；如果不是，则执行步骤2.2；

步骤2.2，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于90％Q_e，如果不是，则表明75％Q_e≤电网总负荷∑P≤90％Q_e，则由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.3；

步骤2.3，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于95％Q_e*2，如果不是，则表明90％Q_e＜电网总负荷∑P≤95％Q_e*2，则继续由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.4；

步骤2.4，PLC控制单元控制柴油发电机组起动供电；所述柴油发电机组起动并网后，按30％P_L负荷稳定运行，电网剩余的70％P_L负荷由锂电池组提供，由此防止负荷太低造成柴油机运转不稳定，运行时间由定时器确定，当达到定时器设定时间后，锂电池组呈线性逐渐减少输出功率，直到退出供电；同时，柴油发电机组呈线性逐渐增加输出功率，直到按电网总负荷∑P运行，此时，柴油发电机组进入保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式；然后执行步骤2.5；

步骤2.5，当电网总负荷变化时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则投入一套锂电池组，由柴油发电机组和单套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由单套锂电池组承担；并且，单套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当电网总负荷变化时，如果电网总负荷高于单套锂电池组允许的最大负荷，但低于两套锂电池组允许的最大负荷，则投入两套锂电池组，由柴油发电机组和两套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由两套锂电池组承担，并且，两套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当两套锂电池组均为满负荷供电时，即：柴油发电机组与两套满负荷的锂电池组联合供电，此时为船舶最大工作负荷状态；

步骤3，当电网总负荷∑P由最大工作负荷状态逐渐减少时，采用以下方式供电：

步骤3.1，初始时，柴油发电机组与两套锂电池组交流并网供电；

当电网总负荷降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则退出第1锂电池组，由柴油发电机组和第2锂电池组交流并网供电；此过程中，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由第2锂电池组承担；

当电网总负荷继续降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式时的负荷时，此时，退出第2锂电池组，第1锂电池组已退出，继续保持柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组发出的超过电网负荷需求的电能直接向第1锂电池组和第2锂电池组充电，因此，锂电池组充电吸收电网总负荷∑P减少的负荷；柴油发电机组既供给全船负荷，又向锂电池组充电；

当锂电池组充电负荷增加至最高限值时，此时，锂电池组已充满电，则取消柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组功率随电网负荷变动，即：柴油发电机组功率随着电网负荷的下降而下降，电网负荷由柴油发电机组承担；锂电池组均衡充电维持在额定容量；

当电网总负荷∑P下降到锂电池组的减备用锂电池组功率点的功率水平时，柴油发电机组逐步退出电网，全船负荷由锂电池组逐步承担，锂电池组功率随系统负荷变化，当系统负荷降低时，其功率输出随着减少；船舶靠岸接岸电时，锂电池组退出供电而由岸电对其充电并进行均衡管理；风能发电及太阳能发电同时向两套锂电池组充电。

优选的，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，具体包括：

步骤4.1，上位计算机存储柴油发电机组台架实验数据对{SOFC_i,P_i}，其中，i＝1,2,…,m；P_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的功率；SOFC_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的耗油率；

步骤4.2，建立向量X和Y：

X＝[P₁,P₂,…,P_m]和Y＝[SFOC₁,SFOC₂,…,SFOC_m]；

步骤4.3，采用多阶多项式曲线拟合法，对{SOFC_i,P_i}进行曲线拟合，获得标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；具体方法为：

步骤4.3.1，构造多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)，n为多项式曲线拟合维数，n的初值取1；

步骤4.3.2，多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)对向量X和向量Y进行曲线拟合，得到耗油率曲线plot(X,Y)；

步骤4.3.3，对耗油率曲线plot(X,Y)进行误差评估：

在耗油率曲线plot(X,Y)上面，确定与P₁,P₂,…,P_m分别对应的SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m，其中，SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m为在耗油率曲线plot(X,Y)上面的耗油率值；

计算误差平方和δ_i为各个P₁,P₂,…,P_m对应的耗油率曲线值与标定工况下的耗油率值的差；

若误差平方和||δ||²≤0.05，则表明耗油率曲线plot(X,Y)精度满足要求，执行步骤4.3.4；否则，令多项式曲线拟合维数n＝n+1，判断多项式曲线拟合维数n是否等于5，如果不等于，则返回步骤4.3.2，进行下一维的多项式曲线拟合；如果等于，则停止曲线拟合操作，执行步骤4.3.4；

步骤4.3.5，由于共进行n维多项式曲线拟合，每一维均得到一个耗油率曲线，因此，共得到n个耗油率曲线，对得到的n个耗油率曲线进行平均，得到最终的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；

步骤4.4，对于步骤4.3得到的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)，令求得柴油发电机组最低耗油率点，最低耗油率点对应的功率为柴油机标定功率P_eN，最低耗油率点对应的耗油率为柴油机标定工况下耗油率SFOC_eN；

步骤4.5，柴油发电机组实际运行过程中，通过下式实时计算柴油机实际耗油率SFOC：

其中：

SFOC-柴油机实际耗油率，g/(kW·h)；

A-实时检测燃油消耗质量，单位为千克，质量流量计检测；

λ-质量测量修正系数，取0.9944；

C-检测持续时间，单位为秒，软件计时器记录；

D-柴油机输出的机械功率，单位千瓦kW，，输出轴的扭矩和转速检测，两者乘积得到机械功率；

G-柴油机所用燃油的净热值，单位MJ/kg，取42.82MJ/kg；

I-柴油机机械效率，因柴油机与发电机直接刚性连接，取97％；

H-标准燃油净热值，单位MJ/kg，取42.7MJ/kg；

β-标准环境条件的修正系数；其中，标准环境条件即为柴油机台架实验标准环境条件，大气压力1000hPa，环境温度25℃，相对湿度30％，压缩空气冷却温度25℃；标准环境条件的修正系数表明船舶实际工作环境偏离柴油机台架实验的标准环境条件的偏差；

标准环境条件的修正系数β采用以下方式计算：

其中：

P_x-船舶实际工作环境大气压力，由船舶机舱压力计检测；

P_ra-标准大气压力，1000.0hP_a；

T_ra-标准环境大气温度，25.0℃(298.0K)；

T_x-船舶实际工作环境大气温度，由船舶机舱温度计检测；

T_cra-废气涡轮增压器空气冷却器冷却水标准温度，25.0℃(298.0K)；

T_cx-船舶实际工作环境下空冷器进口冷却水温度，由空冷器上的温度计直接检测；

η_m-冷却器效率0.8；指数m＝0.7，n＝1.2，s＝1；μ、α为修正系数计算中间变量；

步骤4.6，柴油机实际运行过程中，实时计算功率利用系数ξ和耗油率系数γ：

其中，SFOC为柴油机实际耗油率；P为柴油机实际功率；

步骤4.7，根据功率利用系数ξ和耗油率系数γ，对柴油发电机组负荷进行实时调节，使柴油发电机组运行在额定负荷且最低SFOC供电模式：

若ξ<1，表明柴油机运行低于标定工况，则调速器加大油门，增加柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若ξ>1，表明柴油机运行高于标定工况，则调速器减小油门，降低柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若γ>1，表明柴油机实际耗油率不是最优，则调速器进行供油量调节，使γ趋向于1；

若γ＝1，表明柴油机实际耗油率达到最优，则调速器停止调节，令柴油机维持在此最优工况下运行。

本发明提供的船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法具有以下优点：

本发明的多船舶多电源复合利用最低耗油率优化，解决船舶变工况耗油率优化及功率不稳定问题，解决船舶低负荷、高负荷区极限工况能量优化及在极限工况下长时间工作的发电柴油机耗油率最优的问题，实现在低负荷和高负荷工况下维持柴油机最佳效率，实现柴油机最低耗油率。

附图说明

图1为本发明提供的柴油机最低耗油率局部最优控制方法流程图；

图2为本发明提供的柴油发电机组最低耗油率SFOC确定方法的流程图；

图3为本发明提供的柴油发电机组负荷增加最低SFOC优化控制流程图；

图4为本发明提供的柴油发电机组负荷降低最低SFOC优化控制流程图；

图5为本发明提供的船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统的一种结构图。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

绿色航运、船舶环保、节能减排已成为国际社会共同责任！本发明针对船舶全电推进绿色能源复合利用节能减排系统设计及耗油率最优控制，解决船舶最大限度的省油降耗、最优控制技术的发明创造是非常必要的、具有推广应用价值。

本发明提供的船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，综合利用风光储及柴油发电机组，实现锂电池组和柴油发电机组共同供电，实现船舶节能减排，具体具有以下优点：

(1)本发明的船舶多电源复合利用最低耗油率优化，解决船舶变工况耗油率优化及功率不稳定问题，解决船舶低负荷、高负荷区极限工况能量优化及在极限工况下长时间工作的发电柴油机耗油率最优的问题，实现在低负荷和高负荷工况下维持柴油机最佳效率，实现柴油机最低耗油率。(2)采用多阶多项式曲线拟合法一致最佳逼近获得标定工况下柴油机耗油率-功率曲线，预测耗油率最低趋势。(3)风光储能+柴油发电机组协同优化，保持柴油机最佳耗油率及最大限度的节油。

具体的，一方面，效率最优的前提是尽量使用太阳能、风能发电，因此，太阳能发电和风力发电继续为锂电池组均衡充电。其次，在低负荷时，尽可能利用锂电池组提供的电能；而当锂电池组供电能力不足时，实现锂电池组与柴油发电机组联合供电，通过锂电池组的充放电作用，保柴油机效率工作在最佳区域。

两套上位计算机互为冗余备用，为系统主站，运行船舶全电推进效率最优管控系统程序、设备及系统参数的数据库，最低SFOC计算与优化控制，多电源管理与能量流调度。设备及系统参数采集与处理通过PLC控制单元、运动控制单元、电源变换模块、电池管理单元完成，数据通过网络经profibus.net现场总线传输给上位计算机。上位计算机存储发电柴油机设计和台架实验的数据、耗油率SFOC曲线及SFOC算法。

根据发电柴油机耗油率和输出功率在SFOC曲线确定最低SFOC工作区域。发电柴油机的最低耗油率为(75-100)％P_R(标定负荷)区间，额定状况下工作P_e点附近，约85％左右。因发电柴油机恒速运转，船用型的转速多为720rpm，因此，SFOC随功率变化。储能锂电池组与柴油发电机组联合供电，负荷变动时，通过锂电池组的充放电作用，保持发电柴油机输出功率稳定最低SFOC的P_e范围附近，使柴油发电机输出功率的变化区间为P_L～P_H之间。

针对拖轮、工程船等工况多变、负荷不稳定且冲击大的问题，本发明提供一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，既能利用风光储绿色能源实现节能减排，又能提高并保持发电柴油机的最佳热效率，填补本领域节能降耗技术上的空白。

具体包括以下步骤：步骤1，建立船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统；参考图1、图2和图5，所述船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统包括上位计算机、PLC控制单元、电池管理单元、电源变换模块、直流母线排、左推进电机单元、右推进电机单元、柴油发电系统、岸电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、第一储能单元和第二储能单元；所述左推进电机单元、所述右推进电机单元、所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元均并联连接到所述直流母线排；所述PLC控制单元用于控制所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元的投切；所述风力发电系统与所述第一储能单元连接，可向所述第一储能单元充电；所述太阳能发电系统与所述第二储能单元连接，可向所述第二储能单元充电；所述柴油发电系统还直接与所述左推进电机单元和所述右推进电机单元连接，可直接驱动所述左推进电机单元和所述右推进电机单元；

具体结构为：所述直流母线排按从一侧向另一侧方向，串联设置第11隔离开关ACB11互锁点和第12隔离开关ACB12，从而将所述直流母线排划分为四段，所述直流母线排端点到所述第11隔离开关ACB11之间为第1段直流母线排；所述第11隔离开关ACB11到所述互锁点之间为第2段直流母线排；所述互锁点到所述第12隔离开关ACB12之间为第3段直流母线排；所述第12隔离开关ACB12到所述直流母线排另一端点之间为第4段直流母线排；

所述左推进电机单元和所述第一储能单元并联接入所述第1段直流母线排；所述风力发电系统并联接入所述第2段直流母线排；所述柴油发电系统和所述岸电系统并联接入所述互锁点；所述太阳能发电系统并联接入所述第3段直流母线排；所述右推进电机单元和所述第二储能单元并联接入所述第4段直流母线排；

其中，所述第一储能单元包括：第1锂电池组、第4开关ACB4和第5直流调压模块DC5/DC5；所述第1锂电池组依次通过所述第4开关ACB4和所述第5直流调压模块DC5/DC5后，并联接入所述第1段直流母线排；

所述风力发电系统包括风力机、增速齿轮、风力永磁发电机、第9整流调压模块AC9/DC9和第7开关ACB7；所述风力机经所述增速齿轮连接到所述风力永磁发电机；所述风力永磁发电机经所述第9整流调压模块AC9/DC9和所述第7开关ACB7后，并联接入所述第2段直流母线排；并且，所述第9整流调压模块AC9/DC9的输出端还通过第10开关ACB10连接到所述第1锂电池组的充电端；

所述左推进电机单元包括左推进电机、第2-1开关ACB2.1和第1逆变模块DC1/AC1；所述左推进电机依次通过所述第2-1开关ACB2.1和所述第1逆变模块DC1/AC1后，并联接入所述第1段直流母线排；

所述第二储能单元包括：第2锂电池组、第5开关ACB5和第8直流调压模块DC8/DC8；所述第2锂电池组依次通过所述第5开关ACB5和所述第8直流调压模块DC8/DC8后，并联接入所述第4段直流母线排；

所述太阳能发电系统包括太阳能电池板、第10直流调压模块DC10/DC10和第8开关ACB8；所述太阳能电池板的输出端依次通过所述第10直流调压模块DC10/DC10和所述第8开关ACB8后，并联接入所述第3段直流母线排；并且，所述第10直流调压模块DC10/DC10的输出端还通过第9开关ACB9连接到所述第2锂电池组的充电端；

所述右推进电机单元包括右推进电机、第3-2开关ACB3.2和第4逆变模块DC4/AC4；所述右推进电机依次通过所述第3-2开关ACB3.2和所述第4逆变模块DC4/AC4后，并联接入所述第4段直流母线排；

所述岸电系统包括岸电箱、第6整流调压模块AC6/DC6和第6开关ACB6；所述岸电箱的一端用于与岸电连接；所述岸电箱的另一端依次通过所述第6整流调压模块AC6/DC6和所述第6开关ACB6后，并联接入所述互锁点；

所述柴油发电系统包括：直流母线供电单元、左推进电机供电单元和右推进电机供电单元；所述直流母线供电单元包括：柴油发电机组、第1开关ACB1.0、第7整流调压模块AC7/DC7和第1-1开关ACB1.1；所述柴油发电机组的发电端依次通过所述第1开关ACB1.0、所述第7整流调压模块AC7/DC7和所述第1-1开关ACB1.1后，并联接入所述互锁点；其中，所述第6开关ACB6和所述第1-1开关ACB1.1存在互锁关系；

所述左推进电机供电单元包括：所述第1开关ACB1.0、第2交流变换模块AC2/AC2和第2-2开关ACB2.2；所述柴油发电机组的发电端依次通过所述第1开关ACB1.0、所述第2交流变换模块AC2/AC2和所述第2-2开关ACB2.2后，连接到左推进电机的用电端；

所述右推进电机供电单元包括：所述第1开关ACB1.0、第3交流变换模块AC3/AC3和第3-1开关ACB3.1；所述柴油发电机组的发电端依次通过所述第1开关ACB1.0、所述第3交流变换模块AC3/AC3和所述第3-1开关ACB3.1后，连接到右推进电机的用电端；

所述电池管理单元分别与所述第1锂电池组和所述第2锂电池组连接；

所述电源变换模块分别与所述第1逆变模块DC1/AC1、所述第2交流变换模块AC2/AC2、所述第3交流变换模块AC3/AC3、所述第4逆变模块DC4/AC4、所述第5直流调压模块DC5/DC5、所述第6整流调压模块AC6/DC6、所述第7整流调压模块AC7/DC7、所述第8直流调压模块DC8/DC8、所述第9整流调压模块AC9/DC9和所述第10直流调压模块DC10/DC10连接；

太阳能、风能、岸电、锂电池和柴油发电机组联合供电方式包括：太阳能发电和风能发电综合供电模式、船舶靠岸停泊工况时的供电模式、柴油发电机供电模式和锂电池充放电模式。需要强调的是，本发明这四种模式不是完全独立的，根据实际控制需要，可灵活交叉运行。

下面分别对太阳能发电和风能发电综合供电模式、船舶靠岸停泊工况时的供电模式、柴油发电机供电模式和锂电池充放电模式详细介绍：

(一)太阳能发电和风能发电综合供电模式

1)太阳能电池板发出的电通过直流并网操作并网在直流母线排上，再向右推进电机供电，方法为：

太阳能电池板安装在船舶上层建筑周围和顶部，拖轮、工程船露天甲板用太阳能电池板做防雨顶棚，所有的太阳能电池板捕集阳光转化为电能，经串并联后获得所需的电压，集中到第10直流调压模块DC10/DC10进行电压调整，变换成直流母线电压所需电压等级，再经第8开关ACB8后并网在直流母线排上；然后，经第12隔离开关ACB12后，再通过第4逆变模块DC4/AC4转换为三相交流电60HZ、690VAC，经第3-2开关ACB3.2供电给右推进电机；

2)太阳能电池板发出的电直接向第2锂电池组充电，方法为：

所有的太阳能电池板捕集阳光转化为电能，经串并联后获得所需的电压，集中到第10直流调压模块DC10/DC10进行电压调整，变换成第2锂电池组所需电压等级，再通过第9开关ACB9向第2锂电池组充电；

船舶甲板上布置的太阳能电池板采用柔性薄膜型太阳能电池板，这样收放方便，不影响甲板作业。太阳能电池板捕集阳光转化为电能，通过串并联获得所需的电压，经直流调压模块DC10/DC10变换成直流母线电压和锂电池所需电压等级，电池管理单元控制锂电池的充放电程序，防止过充或过度放电。

3)风力发电通过直流并网操作并网在直流母线排上，再向左推进电机供电，方法为：

风力机采用垂直轴型式，布置在船头桅杆上和船尾立柱上，风力机吸收风能，经增速齿轮连接风力永磁发电机，带动风力永磁发电机旋转发电，风力永磁发电机发的电经过第9整流调压模块AC9/DC9整流调压，变换成直流母线所需电压等级，再经第7开关ACB7后并网在直流母线排上；然后，经第11隔离开关ACB11后，再通过第1逆变模块DC1/AC1转换为三相交流电60HZ、690VAC，经第2-1开关ACB2.1供电给左推进电机；

4)风力机发出的电直接向第1锂电池组充电，方法为：

风力机吸收风能，经增速齿轮连接风力永磁发电机，带动风力永磁发电机旋转发电，风力永磁发电机发的电经过第9整流调压模块AC9/DC9整流调压，变换成第1锂电池组所需电压等级，再通过第10开关ACB10向第1锂电池组充电；

垂直轴风力发电机吸收风能，带动永磁发电机PG旋转发电，PG发的电不稳定，需要经过第9整流调压模块AC9/DC9整流调压变换成直流母线和锂电池所需电压等级，电池管理单元控制锂电池的充放电程序，防止过充或过度放电。

太阳能发电和风能发电综合供电模式，具体实现方法包括：

PLC控制单元、电池管理单元和电源变换模块之间通过现场总线profibus.net网络化联系在一起，进行资源共享。PLC控制单元执行强电功能，根据上位计算机管理程序，PLC控制主开关ACB的合闸与分闸。电池管理单元管理第1锂电池组和第2锂电池组的充电、放电及电压均衡。电源变换模块进行风力发电与太阳能发电输出的直流侧调压，控制风力发电的第9整流调压模块AC9/DC9和太阳能发电的第10直流调压模块DC10/DC10给锂电池组提供合适的充电电压，为风力发电与太阳能发电直流公母线并网提供合适的电压。PLC控制风力发电与太阳能发电并网直流共母线排操作，并网的直流电必须电压大小相等、极性相同，PLC鉴别并网条件是否满足并做出相应的调整。

具体步骤如下：

步骤1.1，电池管理单元检测第1锂电池组和第2锂电池组是否充满电；如果没有充满电，则继续执行步骤1.2；如果充满电，则执行步骤1.3；

步骤1.2，电源变换模块对第9整流调压模块AC9/DC9进行调节控制，使第9整流调压模块AC9/DC9输出满足第1锂电池组充电要求的电压；然后，PLC控制单元发出指令，使第10开关ACB10合闸，进而实现风能向第1锂电池组充电；

电源变换模块对第10直流调压模块DC10/DC10进行调节控制，使第10直流调压模块DC10/DC10输出满足第2锂电池组充电要求的电压；然后，PLC控制单元发出指令，使第9开关ACB9合闸，进而实现太阳能向第2锂电池组充电；

步骤1.3，当充满电后，PLC控制单元发出指令，使第10开关ACB10和第9开关ACB9分闸，停止向第1锂电池组和第2锂电池组充电；

步骤1.4，PLC控制单元通过以下方式执行太阳能风能与直流母线排的并网操作：

步骤1.4.1，PLC控制单元判断直流母线排是否有电，如果没有电，PLC控制单元控制第7开关ACB7和第8开关ACB8直接合闸送电；如果有电，则执行步骤1.4.2；

步骤1.4.2，电源变换模块对第9整流调压模块AC9/DC9进行调节控制，使第9整流调压模块AC9/DC9输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电，为690～710VDC；

电源变换模块对第10直流调压模块DC10/DC10进行调节控制，使第10直流调压模块DC10/DC10输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电，为690～710VDC；

步骤1.4.3，PLC控制单元鉴别太阳能和风能调压后输出的直流电是否满足并网条件，如果满足，PLC控制单元发出指令，使第7开关ACB7和第8开关ACB8同时合闸并网在直流母线排上送电。

(二)船舶靠岸停泊工况时的供电模式包括：

1)船舶靠岸停泊期间，太阳能继续向第2锂电池组均衡充电；风能继续向向第1锂电池组均衡充电；

2)岸电供的电通过直流并网操作并网在直流母线排上，然后，一方面给全船供电；另一方面，向第1锂电池组和第2锂电池组均衡充电，方法为：

岸电供电和柴油发电机组供电两者存在互锁，在同一时间，只能选择一个并网在直流母线排上；

岸电供的电通过以下方式并网在直流母线排上：船舶靠岸停泊期间，岸电经岸电箱后，通过第6整流调压模块AC6/DC6进行整流和电压调整，变换成直流母线电压所需电压等级，再经第6开关ACB6后并网在直流母线排上；然后，一方面给全船供电，主要用于照明、生活用电等；另一方面，岸电供的电并网在直流母线排上后，分为两个支路，一个支路经过第11开关ACB11后，再通过第5直流调压模块DC5/DC5调压到第1锂电池组充电电压，再通过第4开关ACB4向第1锂电池组充电；另一个支路经过第12开关ACB12后，再通过第8直流调压模块DC8/DC8调压到第2锂电池组充电电压，再通过第5开关ACB5向第2锂电池组充电；

船舶靠岸停泊工况时的供电模式，具体实现方法包括：

步骤2.1，岸电开关，即第6开关ACB6与柴油发电机组开关，即：第1-1开关ACB1.1存在互锁关系，第6开关ACB6与第1-1开关ACB1.1两者不能同时合闸且只能选择其中一个供电。实现方式为：第6开关ACB6的常闭辅助触点串联在第1-1开关ACB1.1的合闸电路或第1-1开关ACB1.1的失压保护电路，第1-1开关ACB1.1的常闭辅助触点串联在第6开关ACB6的合闸电路或第6开关ACB6的失压保护电路，从而实现第6开关ACB6与第1-1开关ACB1.1之间的互锁关系，防止第6开关ACB6与第1-1开关ACB1.1同时合闸，避免岸电与柴油发电机组同时供电；

步骤2.2，船舶靠岸停泊期间，停止柴油发电机组工作并接岸电，岸电箱接上岸电后，PLC控制单元检测岸电箱是否有电，如果没有电，则继续使岸电箱接上岸电，直到使岸电箱有电；

步骤2.3，PLC控制单元通过以下方式执行岸电与直流母线排的并网操作：

步骤2.3.1，PLC控制单元判断直流母线排是否有电，如果没有电，PLC控制单元控制第6开关ACB6直接合闸送电；然后执行步骤2.4；如果有电，则执行步骤2.3.2；

步骤2.3.2，电源变换模块对第6整流调压模块AC6/DC6进行调节控制，使第6整流调压模块AC6/DC6输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电，为690～710VDC；

步骤2.3.3，PLC控制单元鉴别岸电转换成的直流电是否满足并网条件，如果满足，PLC控制单元发出指令，使第6开关ACB6合闸送电；然后执行步骤2.4；

步骤2.4，岸电除了为全船供电外，还要为锂电池组充电。PLC控制单元通过以下方式，实现对第1锂电池组和第2锂电池组的充电操作：

步骤2.4.1，PLC控制单元发出指令，使第11隔离开关ACB11和第12隔离开关ACB12合闸；

步骤2.4.2，电源变换模块对第5直流调压模块DC5/DC5进行调节控制，使第5直流调压模块DC5/DC5输出满足第1锂电池组充电要求的电压；

电源变换模块对第8直流调压模块DC8/DC8进行调节控制，使第8直流调压模块DC8/DC8输出满足第2锂电池组充电要求的电压；

步骤2.4.3，PLC控制单元发出指令，使第4开关ACB4合闸，进而向第1锂电池组均衡充电；

PLC控制单元发出指令，使第5开关ACB5合闸，进而向第2锂电池组均衡充电；其中，在向第1锂电池组和第2锂电池组充电过程中，电池管理单元控制向第1锂电池组或第2锂电池组充电的均衡操作，防止过充。

(三)柴油发电机供电模式包括：

船舶在长时间巡航或作业工况，如拖轮拖带作业、挖泥工程船疏浚作业等情况，锂电池组供电能力不足时，柴油发电机组起动并投入工作，船舶用电以柴油发电机组发电为主；柴油发电机供电与岸电供电存在互锁，两者不能不同时合闸。在此过程中，太阳能继续向第2锂电池组均衡充电；风能继续向向第1锂电池组均衡充电；

柴油发电机组(DE-G)发出的三相交流电450V经第1开关ACB1.0供给全船，分成四路供电：

①.经开关第1开关ACB1.0、第2交流变换模块AC2/AC2调压成三相交流电60HZ、690VAC，通过第2-2开关ACB2.2直接供电给左推进电机。

②经开关第1开关ACB1.0、第3交流变换模块AC3/AC3调压成三相交流电60HZ、690VAC，通过第3-1开关ACB3.1直接供电给右推进电机。

③经开关第1开关ACB1.0、第7整流调压模块AC7/DC7变换成直流母线电压690V-710V，经第1-1开关ACB1.1连接到直流母线排上，再经第11隔离开关ACB11、第5直流调压模块DC5/DC5变换成锂电池充电电压，通过ACB4给第1锂电池组充电。

④经开关第1开关ACB1.0、第7整流调压模块AC7/DC7变换成直流母线电压690V-710V，经第1-1开关ACB1.1连接到直流母线排上，再经第12隔离开关ACB12、第8直流调压模块DC8/DC8变换成锂电池充电电压，通过第5开关ACB5给第2锂电池组充电。

其中，柴油发电机组起动并投入工作包括：

1)柴油发电机组供的电通过直流并网操作并网在直流母线排上，再分别向第1锂电池组和第2锂电池组均衡充电，方法为：

柴油发电机组DE-G发出的三相交流电450V经第1开关ACB1.0后，再通过第7整流调压模块AC7/DC7进行整流和电压调整，变换成直流母线电压所需电压等级，再经第1-1开关ACB1.1后并网在直流母线排上；

柴油发电机组供的电并网在直流母线排上后，分为两个支路，一个支路经过第11隔离开关ACB11、再通过第5直流调压模块DC5/DC5调压到第1锂电池组充电电压，再通过第4开关ACB4向第1锂电池组充电；另一个支路经过第12隔离开关ACB12、再通过第8直流调压模块DC8/DC8调压到第2锂电池组充电电压，再通过第5开关ACB5向第2锂电池组充电；

2)柴油发电机组发的电直接向左推进电机和右推进电机供电，方法为：

柴油发电机组DE-G发出的三相交流电450V经第1开关ACB1.0后，分为两个支路，一个支路的电通过第2交流变换模块AC2/AC2调压成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第2-2开关ACB2.2直接供电给左推进电机；另一个支路的电通过第3交流变换模块AC3/AC3调压成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第3-1开关ACB3.1直接供电给右推进电机；

柴油发电机供电模式，具体实现方法包括两部分，第一部分为柴油发电机组起动控制模式，第二部分为柴油发电机组供电管理模式；

柴油发电机组起动控制由PLC控制单元、电池管理单元控制，其形成的起动指令如下：柴油发电机组起动控制模式包括：

步骤4.1，条件1：当左推进电机和右推进电机不运转工作，并且，第1锂电池组储能≤5％Qe，第2锂电池组储能≤5％Qe，其中，第1锂电池组额定容量和第2锂电池组额定容量相等，均为Qe时，发出柴油发电机组起动指令；

条件2：当左推进电机和右推进电机运转，并且，5％Qe＜第1锂电池组储能≤20％Qe，5％Qe＜第2锂电池组储能≤20％Qe，时，发出柴油发电机组起动指令；

条件3，检测到存在人工起动柴电机组指令；

当条件1、条件2和条件3中任意一个条件成立时，并且，满足柴油发电机组起动准备条件及无封锁起动指令时，起动柴油发电机组；其中，柴油发电机组起动准备条件为：燃油压力及温度、润滑油压力及温度、冷却水压力及温度、空气压力及温度均正常；封锁起动指令包括一些柴油机和发电机方面的故障。

步骤4.2，通过第1锂电池组第2锂电池组供电给直流串励电机，起动柴油发电机组；

在柴油发电机组起动过程中，起动定时器检测整个起动过程是否超过30秒，如果超过，则报警并发出禁止起动指令封锁柴油机起动；如果不超过，判断转速传感器能否检测到柴油发电机组转速，如果不能，报警并发出禁止起动指令封锁柴油机起动；如果能，则执行步骤4.3；

步骤4.3，PLC控制单元鉴别起动转速是否大于等于点火转速，其中，点火转速为40％n_e，n_e为柴油发电机组额定转速；如果否，则发出起动不可能报警并发出禁止起动指令封锁柴油机起动；如果是，则表明柴油发电机组起动成功，撤销起动指令，然后执行步骤4.4；

步骤4.4，起动指令撤销后，PLC控制单元继续进行转速鉴别，判断柴油机转速是否超过点火转速，如果否，表明点火失败，暂停5s后，重新起动柴油机，总计重复起动次数不能超过3次；若起动次数为3次，一直没有点火成功，则发出点火失败报警并发出禁止起动指令封锁柴油机起动；如果点火成功，则执行步骤4.5；

步骤4.5，柴油机点火成功后，保持起动油量下运转2s，然后升速到额定转速720rpm，PLC控制单元判断柴油发电机建压情况，若柴油发电机空载电压≥98％额定电压(450V)，则电压建立成功，执行步骤4.6；否则，超过5s电压还没建立起来，则发出建压失败报警并发出禁止起动指令封锁柴油机起动；

步骤4.6，柴油发电机组电压正常，表明整个起动过程成功，PLC控制单元进行合闸送电程序；

柴油发电机组供电管理是本发明的重点，既给推进电机供电，又给锂电池组供电。柴油发电机组供电管理模式包括：

步骤5.1，PLC控制单元成功起动柴油发电机组后，对柴油发电机组进行调速控制，确保柴油发电机组输出电压频率为60±0.1Hz，对柴油发电机组进行调压控制，确保柴油发电机组输出电压为450±5VAC；只有电压和频率在正常范围内，再执行步骤5.2；

步骤5.2，PLC控制单元发出第1开关ACB1.0合闸指令，柴油发电机组对外送电；

运动控制单元通过对第2交流变换模块AC2/AC2和第3交流变换模块AC3/AC3控制，实现对左推进电机的转速和转矩协同控制，以及，实现对右推进电机的转速和转矩协同控制；

然后，PLC控制单元通过以下方式执行柴油发电机组与直流母线排的并网操作：

步骤5.2.1，PLC控制单元判断直流母线排是否有电，如果没有电，PLC控制单元控制第1-1开关ACB1.1直接合闸送电；如果有电，则执行步骤5.2.2；

步骤5.2.2，执行直流并网程序，包括：

电源变换模块调节第7整流调压模块AC7/DC7的输出电压，使第7整流调压模块AC7/DC7输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电；

电源变换模块调节第9整流调压模块AC9/DC9的输出电压，使第9整流调压模块AC9/DC9输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电；

电源变换模块调节第10直流调压模块DC10/DC10的输出电压，使第10直流调压模块DC10/DC10输出与直流母线排的电压值相等、极性相同的直流电；

然后，PLC控制单元鉴别直流并网准备条件是否满足，即：要求待并电压与直流共母线排电压近似相等，误差不超±5VDC，且正负极性必须相同；如果满足，则PLC控制单元发出第11隔离开关ACB11、第12隔离开关ACB12、第1-1开关ACB1.1、第7开关ACB7和第8开关ACB8的合闸指令，完成直流共母线并网；

步骤5.2.3，电源变换模块调节第5直流调压模块DC5/DC5和第8直流调压模块DC8/DC8输出直流电压450VDC，电池管理单元检测第1锂电池组和第2锂电池组进行按需充电、均衡充电；PLC控制单元根据电池管理单元分析结果发出第4开关ACB4和第5开关ACB5是否合闸的指令。

(四)锂电池充放电模式包括：

1)锂电池充放电工况：

锂电池组是船舶主要能源，为全船供电，锂电池组分为两个独立单元，即：第一储能单元和第二储能单元为两个独立单元，可互为切换；第5直流调压模块DC5/DC5为可逆直流调压模块，用于向第1锂电池组充电和放电；第8直流调压模块DC8/DC8为可逆直流调压模块，用于向第2锂电池组充电和放电；

锂电池充电工况具体包括：

1a)风力发电并网在直流母线排上后，向第1锂电池组充电；

2a)太阳能电池板发出的电并网在直流母线排上后，向第2锂电池组充电；

3a)柴油发电机组供的电并网在直流母线排上后，分别向第1锂电池组和第2锂电池组充电；

4a)左推进电机制动状态，再生制动发的电经第5直流调压模块DC5/DC5调压到第1锂电池组充电电压，再通过第4开关ACB4向第1锂电池组充电；现回馈节能利用。

右推进电机制动状态，再生制动发的电经第8直流调压模块DC8/DC8调压到第2锂电池组充电电压，再通过第5开关ACB5向第2锂电池组充电；现回馈节能利用。

5a)船舶靠岸停泊期间，岸电供的电并网在直流母线排上后，分别向第1锂电池组和第2锂电池组充电；

电池管理单元控制向第1锂电池组或第2锂电池组的充电操作，防止过充；

2)锂电池放电工况具体包括：

电池管理单元控制第1锂电池组和第2锂电池组的放电操作，保证按需供电，防止过度放电：

第1锂电池组的电能经第4开关ACB4后，再通过第5直流调压模块DC5/DC5变换成船舶直流母线电压690V-710V等级，再通过第1逆变模块DC1/AC1变换成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第2-1开关ACB2.1直接就近供电给左推进电机；

第2锂电池组的电能经第5开关ACB5后，再通过第8直流调压模块DC8/DC8变换成船舶直流母线电压690V-710V等级，再通过第4逆变模块DC4/AC4变换成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第3-2开关ACB3.2直接就近供电给右推进电机。

船舶起动、巡航工况，锂电池组给左/右推进电机供电，船舶作业工况用电量需求大，锂电池组大功率放电，当放电到其额定值的20％附近时，柴油发电机组起动投入工作，锂电池组对柴油发电机组的功率谷峰进行补偿，保障柴油发电机组工作在最高效率区间。第1锂电池组和第2锂电池组通过直流母线排的联络/隔离开关ACB11和ACB12并网，实现互为切换与备用。

锂电池充放电模式，具体实现方法包括：

步骤3.1，电池管理单元检测第1锂电池组和第2锂电池组是否充满电；如果没有充满电，则使太阳能发电并向第2锂电池组充电，以及，使风力发电并向第1锂电池组充电；如果为停泊状态并存在岸电，则联合岸电分别向第1锂电池组和第2锂电池组均衡充电，直到第1锂电池组和第2锂电池组充满电，再执行步骤3.2；

步骤3.2，PLC控制单元判断左推进电机和右推进电机是否有运转指令，若没有左推进电机和右推进电机的起动指令，表明船舶当前为停泊工况；若有左推进电机和右推进电机的起动指令，表明船舶准备进入推进工况，系统先判断锂电池组准备条件，条件满足的情况下，优先选择锂电池组供电。执行步骤3.3；

步骤3.3，优先使第1锂电池组和第2锂电池组投入工作，包括：

步骤3.3.1，PLC控制单元断开第11隔离开关ACB11和第12隔离开关ACB12；

步骤3.3.2，PLC控制单元使第4开关ACB4和第5开关ACB5合闸；

电源变换模块控制第5直流调压模块DC5/DC5输出690-710VDC到直流共母线排，控制第8直流调压模块DC8/DC8输出690-710VDC到直流共母线排；

此处，由于第11隔离开关ACB11和第12隔离开关ACB12断开，第1锂电池组和第2锂电池组相对独立，不需并网；

步骤3.3.3，PLC控制单元鉴别当前柴油发电机组是否运转，如果否，则执行步骤3.3.4；如果是，则执行步骤3.3.5；

步骤3.3.4，第1锂电池组起动左推进电机并单独为左推电机供电；同时，第2锂电池组起动右推进电机并单独为右推电机供电，方法为：

电源变换模块调节第1逆变模块DC1/AC1输出交流电690VAC，再控制第2-1开关ACB2.1合闸，从而实现第1锂电池组起动左推进电机并单独为左推电机供电；

电源变换模块调节第4逆变模块DC4/AC4输出交流电690VAC，再控制第3-2开关ACB3.2合闸，从而实现第2锂电池组起动右推进电机并单独为右推电机供电；

运动控制单元根据驾驶台指令控制左推进电机和右推进电机的转速和转矩，实现船舶操纵控制，至此结束流程；

步骤3.3.5，第1锂电池组、第2锂电池组与柴油发电机组进行交流并网联合给左推进电机和右推进电机供电。

本发明提供的船舶全电推进多电源复合利用系统以及供电方法，柴油发电机和锂电池组联合推进能量：太阳能发电和风力发电继续为锂电池组均衡充电。效率最优的前提是尽量使用太阳能、风能发电，其次是保持柴油机效率工作在最佳区域，这就是尽可能利用锂电池组提供的电能。锂电池组单独供电或锂电池组与柴油发电机组联合供电，其中联合供电是技术的难点和重点。

柴油机DE驱动同步发电机G发电60HZ、450VAC，经第1开关ACB1.0、第2交流变换模块AC2/AC2和所述第3交流变换模块AC3/AC3调压至三相交流电60HZ、690VAC，ACB2.2和ACB3.1给左/右推进电机供电；

第1锂电池组的电能经第4开关ACB4后，再通过第5直流调压模块DC5/DC5变换成船舶直流母线电压690V-710V等级，再通过第1逆变模块DC1/AC1变换成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第2-1开关ACB2.1直接就近供电给左推进电机；

第2锂电池组的电能经第5开关ACB5后，再通过第8直流调压模块DC8/DC8变换成船舶直流母线电压690V-710V等级，再通过第4逆变模块DC4/AC4变换成三相交流电60HZ、690VAC，再通过第3-2开关ACB3.2直接就近供电给右推进电机。

柴油发电机和锂电池联合给推进电机供电，两组开关ACB2.1和ACB2.2不能同时合闸、ACB3.1和ACB3.2不能同时合闸，必须经过交流并网程序后才能合闸，并网程序由PLC控制单元完成。

柴油发电机与锂电池组联合供电，推进电机工作在高负荷或连续工作时间太长时以柴油发电机组供电为主，柴油发电机组保持在额定负荷高效率工作区间，负荷变化时通过锂电池组进行负荷补偿，维持柴油发电机组最佳耗油率。锂电池组平衡变动负荷，保持柴油发电机组供电工作在高效率、低耗油率区且稳定，因此，锂电池组可能工作在充电状态，也可能工作放电状态，这是本发明的技术核心和创新点。

本发明中，优选先择绿色能源风能太阳能给锂电池组充电，优先选择锂电池组给船舶供电，只有当锂电池组储能裕量不足时，柴油发电机组与锂电池组联合供电。

本发明主要构思为：鉴别电网总负荷∑P是否小于50％Q_e单套锂电池组额定容量PBG-L，若是，则单套锂电池组供电。上位计算机鉴别电网总负荷∑P是否大于90％Q_e单套锂电池组额定容量PBG-H，若是，则两套锂电池组并网供电。上位计算机鉴别电网总负荷∑P是否大于95％Q_e两套锂电池组额定容量，若是，通过PLC控制柴油发电机组起动供电。

柴油发电机组起动并网后，首先承担30％P_L负荷稳定运行，防止负荷太低造成柴油机运转不稳定，运行时间由定时器确定，然后柴油发电机组承担电网总负荷∑P，锂电池组退出供电，上位计算机根据优化算法控制管理柴油发电机组运行在SFOC最低区域。若电网总负荷变化，影响了柴油发电机组不能运行在SFOC最低区域时，锂电池分组投入并网联合柴油发电机组供电，平衡总负荷谷峰，维持柴油发电机组运行在SFOC最低区域，达到柴油机最低SFOC优化控制，提高系统效率，

具体流程如下：

步骤2，当电网总负荷∑P逐渐增加时，初始时由锂电池组供电；当锂电池组供电能力不足时，柴油发电机组起动并投入工作，此时以柴油发电机组供电为主，柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，电网负荷的变化由锂电池组进行负荷补偿，维持柴油发电机组最佳耗油率；在此过程中，太阳能和风能持续向锂电池组均衡充电；

具体方式为：

步骤2.1，上位计算机鉴别电网总负荷∑P是否小于75％Q_e，Q_e为单套锂电池组额定容量，如果是，则由单套锂电池组向全船供电；如果不是，则执行步骤2.2；

步骤2.2，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于90％Q_e，如果不是，则表明75％Q_e≤电网总负荷∑P≤90％Q_e，则由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.3；

步骤2.3，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于95％Q_e*2，如果不是，则表明90％Q_e＜电网总负荷∑P≤95％Q_e*2，则继续由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.4；

步骤2.4，PLC控制单元控制柴油发电机组起动供电；所述柴油发电机组起动并网后，按30％P_L负荷稳定运行，电网剩余的70％P_L负荷由锂电池组提供，由此防止负荷太低造成柴油机运转不稳定，运行时间由定时器确定，当达到定时器设定时间后，锂电池组呈线性逐渐减少输出功率，直到退出供电；同时，柴油发电机组呈线性逐渐增加输出功率，直到按电网总负荷∑P运行，此时，柴油发电机组进入保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式；然后执行步骤2.5；

步骤2.5，当电网总负荷变化时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则投入一套锂电池组，由柴油发电机组和单套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由单套锂电池组承担；并且，单套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当电网总负荷变化时，如果电网总负荷高于单套锂电池组允许的最大负荷，但低于两套锂电池组允许的最大负荷，则投入两套锂电池组，由柴油发电机组和两套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由两套锂电池组承担，并且，两套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当两套锂电池组均为满负荷供电时，即：柴油发电机组与两套满负荷的锂电池组联合供电，此时为船舶最大工作负荷状态；

步骤3，当电网总负荷∑P由最大工作负荷状态逐渐减少时，采用以下方式供电：

步骤3.1，初始时，柴油发电机组与两套锂电池组交流并网供电；

当电网总负荷降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则退出第1锂电池组，由柴油发电机组和第2锂电池组交流并网供电；此过程中，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由第2锂电池组承担；

当电网总负荷继续降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式时的负荷时，此时，退出第2锂电池组，第1锂电池组已退出，继续保持柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组发出的超过电网负荷需求的电能直接向第1锂电池组和第2锂电池组充电，因此，锂电池组充电吸收电网总负荷∑P减少的负荷；柴油发电机组既供给全船负荷，又向锂电池组充电；

当锂电池组充电负荷增加至最高限值时，此时，锂电池组已充满电，则取消柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组功率随电网负荷变动，即：柴油发电机组功率随着电网负荷的下降而下降，电网负荷由柴油发电机组承担；锂电池组均衡充电维持在额定容量；

当电网总负荷∑P下降到锂电池组的减备用锂电池组功率点的功率水平时，柴油发电机组逐步退出电网，全船负荷由锂电池组逐步承担，锂电池组功率随系统负荷变化，当系统负荷降低时，其功率输出随着减少；船舶靠岸接岸电时，锂电池组退出供电而由岸电对其充电并进行均衡管理；风能发电及太阳能发电同时向两套锂电池组充电。

下面列举一个具体实施例：

柴油发电机组与锂电池组交流并网，柴油发电机组为主电源全船供电且工作在最低SFOC区域，锂电池组为辅助电源调节负荷峰谷。电网总负荷增加时，锂电池组放电补偿∑P增多的负荷，使柴油发电机组保持在最低SFOC工作区域，柴油发电机组(DG)与锂电池组并网在交流母线排上联合给推进电机供电。

总负荷∑P减少时，锂电池组充电吸收∑P减少的负荷，使柴油发电机组保持在最低SFOC工作区域，此时锂电池组成为柴油发电机组的负荷，柴油发电机组(DG)与锂电池组并网在直流母线排上，柴油发电机组既给推进电机供电，又给锂电池组充电。

随着电网总负荷∑P的下降，锂电池组充电负荷随着增加，确保DG保持在最低SFOC上；当锂电池组的充电负荷增加至最高限值PG-R时，DG的最低SFOC优化控制被取消，此后锂电池组充电维持在PG-R额定容量上，电网功率由DG承担，即随着电网负荷∑P的下降，DG功率随着下降，SFOC不再保持最低为控制目标。

因此，总负荷∑P增多时，参考图3，①-A、⑦-G和⑨-I：单套锂电池组供电；②-B：两套锂电池组随负荷增多而增加；③-C：两套锂电池组满负荷并网供电；D：柴油机发电机组起动供电，首先承担与30％负荷，防止其负荷太低燃烧差、不稳定问题，柴油机发电机组与锂电池组交流并网；④-E：柴油发电机组随负荷增加而增加，同时锂电池组随负荷增多而减少，锂电池组逐步退出供电；⑤-F：柴油发电机组全船供电，锂电池组全部退出供电，柴油机进入最低SFOC控制模式；⑥-G：随着总负荷∑P增多，柴油发电机组与单套锂电池组并网供电，但柴油发电机组保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式；⑧-H:柴油发电机组与单套锂电池组联合供电，单套锂电池组达到满负荷，而柴油发电机组仍然保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式；⑩-I：柴油发电机组与两套锂电池组并网供电，柴油发电机组仍然保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式，两套锂电池组随总负荷∑P增加而增多供电；：柴油发电机组与两套锂电池组联合满负荷供电工况，此时为船舶最大工作负荷状态。

在附图3中，PG-R：供电电源额定输出(kW)；PG-O：供电电源正常运行时最大输出(kW)；PBG-H：增备用锂电池组功率点；PBG-L减备用锂电池组功率点；PDG-L：发电柴油机最小负荷限值(kW)，发电柴油机一旦投入工作，首先承担约为30％P_e的负荷，防止逆功率跳闸；总负荷∑P：船舶电网承担功率总量。

经锂电池管理单元鉴别锂电池组是否充满电，若没有，继续给锂电池组充电，DG保持最低SFOC控制运行，DG既给推进电机供电，又给锂电池组充电；若已充满电，则DG最低SFOC优化控制被取消，DG功率随电网负荷变动，锂电池组均衡充电维持在PG-R额定容量上；当DG负荷下降到锂电池组PBG-L(减备用锂电池组功率点)功率水平时，柴油发电机组DG逐步退出电网，全船负荷由锂电池组逐步承担，实现过程如图4所示：-I：DG与两套锂电池组交流并网供电；/>-J：DG与1#锂电池组交流并网供电，DG给退出的2#锂电池组充电；/>-k：DG单独为全船供电，1#锂电池组退出，DG给两套锂电池组充电；/>-L：依次2#、1#锂电池组分别充满电至PG-R，且进行均衡管理，DG最低SFOC控制取消，DG功率随系统负荷变动；过程虽然总负荷∑P减少了，但柴油机的负荷基本不变，维持在最低SFOC的持续额定状况下工作；/>-锂电池组均衡充电至额定容量PG-R；/>-M：DG功率随系统负荷降低而减少，/>-N：锂电池组保持低负荷PBG-L供电，DG随系统负荷降低而减少；/>-P：DG保持最低负荷PDG-L约30％负荷，防止其逆功率，锂电池组功率随系统负荷降低而减少；/>-X：DG退出电网而停机，锂电池组功率随系统负荷变化，当系统负荷降低时，其功率输出随着减少；/>-Z：船舶靠岸接岸电，锂电池组退出供电而由岸电对其充电并进行均衡管理；/>过程：风能发电及太阳能发电同时也给两套锂电池组充电。

在上述过程中，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，具体包括：

步骤4.1，上位计算机存储柴油发电机组台架实验数据对{SOFC_i,P_i}，其中，i＝1,2,…,m；P_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的功率；SOFC_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的耗油率；

例如，柴油发电机组台架实验数据对有[SFOC₁,P₁]、[SFOC₂,P₂]、[SFOC₃,P₃]、[SFOC₄,P₄]、[SFOC₅,P₅]，其中，P₁＝25％P_e，P₂＝50％P_e，P₃＝75％P_e，P₄＝100％P_e，P₅＝110％P_e。

步骤4.2，建立向量X和Y：

X＝[P₁,P₂,…,P_m]和Y＝[SFOC₁,SFOC₂,…,SFOC_m]；

步骤4.3，采用多阶多项式曲线拟合法，对{SOFC_i,P_i}进行曲线拟合，获得标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；具体方法为：

步骤4.3.1，构造多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)，n为多项式曲线拟合维数，n的初值取1；

步骤4.3.2，多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)对向量X和向量Y进行曲线拟合，得到耗油率曲线plot(X,Y)；

步骤4.3.3，对耗油率曲线plot(X,Y)进行误差评估：

在耗油率曲线plot(X,Y)上面，确定与P₁,P₂,…,P_m分别对应的SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m，其中，SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m为在耗油率曲线plot(X,Y)上面的耗油率值；

计算误差平方和δ_i为各个P₁,P₂,…,P_m对应的耗油率曲线值与标定工况下的耗油率值的差；

若误差平方和||δ||²≤0.05，则表明耗油率曲线plot(X,Y)精度满足要求，执行步骤4.3.4；否则，令多项式曲线拟合维数n＝n+1，判断多项式曲线拟合维数n是否等于5，如果不等于，则返回步骤4.3.2，进行下一维的多项式曲线拟合；如果等于，则停止曲线拟合操作，执行步骤4.3.4；

步骤4.3.5，由于共进行n维多项式曲线拟合，每一维均得到一个耗油率曲线，因此，共得到n个耗油率曲线，对得到的n个耗油率曲线进行平均，得到最终的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；耗油率SFOC-功率P曲线近似抛物线凹型，最低点处为最低耗油率点。

发电柴油机实际工作中因环境变化、调速特性变化导致最低耗油率点变动，通过拟合曲线可预测最低耗油率点近似区域，从而控制调速器作用方向，维持柴油机工作在最低耗油率状态。

步骤4.4，对于步骤4.3得到的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)，令求得柴油发电机组最低耗油率点，最低耗油率点对应的功率为柴油机标定功率P_eN，最低耗油率点对应的耗油率为柴油机标定工况下耗油率SFOC_eN；

步骤4.5，柴油发电机组实际运行过程中，通过下式实时计算柴油机实际耗油率SFOC：

/>

其中：

SFOC-柴油机实际耗油率，g/(kW·h)；

A-实时检测燃油消耗质量，单位为千克，质量流量计检测；

λ-质量测量修正系数，取0.9944；

C-检测持续时间，单位为秒，软件计时器记录；

D-柴油机输出的机械功率，单位千瓦kW，，输出轴的扭矩和转速检测，两者乘积得到机械功率；

G-柴油机所用燃油的净热值，单位MJ/kg，取42.82MJ/kg；

I-柴油机机械效率，因柴油机与发电机直接刚性连接，取97％；

H-标准燃油净热值，单位MJ/kg，取42.7MJ/kg；

β-标准环境条件的修正系数；其中，标准环境条件即为柴油机台架实验标准环境条件，大气压力1000hPa，环境温度25℃，相对湿度30％，压缩空气冷却温度25℃；标准环境条件的修正系数表明船舶实际工作环境偏离柴油机台架实验的标准环境条件的偏差；

标准环境条件的修正系数β采用以下方式计算：

其中：P_x-船舶实际工作环境大气压力，由船舶机舱压力计检测；

P_ra-标准大气压力，1000.0hP_a；

T_ra-标准环境大气温度，25.0℃(298.0K)；

T_x-船舶实际工作环境大气温度，由船舶机舱温度计检测；

T_cra-废气涡轮增压器空气冷却器冷却水标准温度，25.0℃(298.0K)；

T_cx-船舶实际工作环境下空冷器进口冷却水温度，由空冷器上的温度计直接检测；

η_m-冷却器效率0.8；指数m＝0.7，n＝1.2，s＝1；μ、α为修正系数计算中间变量；步骤4.6，柴油机实际运行过程中，实时计算功率利用系数ξ和耗油率系数γ：

其中，SFOC为柴油机实际耗油率；P为柴油机实际功率；

步骤4.7，根据功率利用系数ξ和耗油率系数γ，对柴油发电机组负荷进行实时调节，使柴油发电机组运行在额定负荷且最低SFOC供电模式：

若ξ<1，表明柴油机运行低于标定工况，则调速器加大油门，增加柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若ξ>1，表明柴油机运行高于标定工况，则调速器减小油门，降低柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若γ>1，表明柴油机实际耗油率不是最优，则调速器进行供油量调节，使γ趋向于1；

若γ＝1，表明柴油机实际耗油率达到最优，则调速器停止调节，令柴油机维持在此最优工况下运行。

本发明的船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，具有以下优点：

本发明的多船舶多电源复合利用最低耗油率优化，解决船舶变工况耗油率优化及功率不稳定问题，解决船舶低负荷、高负荷区极限工况能量优化及在极限工况下长时间工作的发电柴油机耗油率最优的问题，实现在低负荷和高负荷工况下维持柴油机最佳效率，实现柴油机最低耗油率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，建立船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统；所述船舶多电源复合利用最低耗油率优化系统包括上位计算机、PLC控制单元、电池管理单元、电源变换模块、直流母线排、左推进电机单元、右推进电机单元、柴油发电系统、岸电系统、风力发电系统、太阳能发电系统、第一储能单元和第二储能单元；所述左推进电机单元、所述右推进电机单元、所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元均并联连接到所述直流母线排；所述PLC控制单元用于控制所述柴油发电系统、所述岸电系统、所述风力发电系统、所述太阳能发电系统、所述第一储能单元和所述第二储能单元的投切；所述风力发电系统与所述第一储能单元连接，可向所述第一储能单元充电；所述太阳能发电系统与所述第二储能单元连接，可向所述第二储能单元充电；所述柴油发电系统还直接与所述左推进电机单元和所述右推进电机单元连接，可直接驱动所述左推进电机单元和所述右推进电机单元；

步骤2，当电网总负荷∑P逐渐增加时，初始时由锂电池组供电；当锂电池组供电能力不足时，柴油发电机组起动并投入工作，此时以柴油发电机组供电为主，柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，电网负荷的变化由锂电池组进行负荷补偿，维持柴油发电机组最佳耗油率；在此过程中，太阳能和风能持续向锂电池组均衡充电；

具体方式为：

步骤2.1，上位计算机鉴别电网总负荷∑P是否小于75％Q_e，Q_e为单套锂电池组额定容量，如果是，则由单套锂电池组向全船供电；如果不是，则执行步骤2.2；

步骤2.2，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于90％Q_e，如果不是，则表明75％Q_e≤电网总负荷∑P≤90％Q_e，则由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.3；

步骤2.3，上位计算机进一步鉴别电网总负荷∑P是否大于95％Q_e*2，如果不是，则表明90％Q_e＜电网总负荷∑P≤95％Q_e*2，则继续由两套锂电池组向全船供电；如果是，则执行步骤2.4；

步骤2.4，PLC控制单元控制柴油发电机组起动供电；所述柴油发电机组起动并网后，按30％∑P负荷稳定运行，电网剩余的70％∑P负荷由锂电池组提供，由此防止负荷太低造成柴油机运转不稳定，运行时间由定时器确定，当达到定时器设定时间后，锂电池组呈线性逐渐减少输出功率，直到退出供电；同时，柴油发电机组呈线性逐渐增加输出功率，直到按电网总负荷∑P运行，此时，柴油发电机组进入保持持续额定负荷且最低SFOC供电模式；然后执行步骤2.5；

步骤2.5，当电网总负荷变化时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则投入一套锂电池组，由柴油发电机组和单套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由单套锂电池组承担；并且，单套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当电网总负荷变化时，如果电网总负荷高于单套锂电池组允许的最大负荷，但低于两套锂电池组允许的最大负荷，则投入两套锂电池组，由柴油发电机组和两套锂电池组并网供电，并且，在此负荷变化区间，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由两套锂电池组承担，并且，两套锂电池组输出的功率随电网总负荷的变化而变化；

当两套锂电池组均为满负荷供电时，即：柴油发电机组与两套满负荷的锂电池组联合供电，此时为船舶最大工作负荷状态；

步骤3，当电网总负荷∑P由最大工作负荷状态逐渐减少时，采用以下方式供电：

步骤3.1，初始时，柴油发电机组与两套锂电池组交流并网供电；

当电网总负荷降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷以及单套锂电池组允许的最大负荷，但高于柴油发电机组额定负荷，则退出第1锂电池组，由柴油发电机组和第2锂电池组交流并网供电；此过程中，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，剩余电网负荷由第2锂电池组承担；

当电网总负荷继续降低时，如果电网总负荷低于柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式时的负荷时，此时，退出第2锂电池组，第1锂电池组已退出，继续保持柴油发电机组保持在额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组发出的超过电网负荷需求的电能直接向第1锂电池组和第2锂电池组充电，因此，锂电池组充电吸收电网总负荷∑P减少的负荷；柴油发电机组既供给全船负荷，又向锂电池组充电；

当锂电池组充电负荷增加至最高限值时，此时，锂电池组已充满电，则取消柴油发电机组额定负荷且最低SFOC供电模式，柴油发电机组功率随电网负荷变动，即：柴油发电机组功率随着电网负荷的下降而下降，电网负荷由柴油发电机组承担；锂电池组均衡充电维持在额定容量；

当电网总负荷∑P下降到备用锂电池组功率点的功率水平时，柴油发电机组逐步退出电网，全船负荷由锂电池组逐步承担，锂电池组功率随系统负荷变化，当系统负荷降低时，其功率输出随着减少；船舶靠岸接岸电时，锂电池组退出供电而由岸电对其充电并进行均衡管理；风能发电及太阳能发电同时向两套锂电池组充电。

2.根据权利要求1所述的船舶多电源复合利用最低耗油率优化方法，其特征在于，柴油发电机组持续保持额定负荷且最低SFOC供电模式，具体包括：

步骤4.1，上位计算机存储柴油发电机组台架实验数据对{SOFC_i,P_i}，其中，i＝1,2,…,m；m为柴油发电机组台架实验数据对的数量；P_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的功率；SOFC_i为某一时刻柴油发电机组在标定工况下的耗油率；

步骤4.2，建立向量X和Y：

X＝[P₁,P₂,…,P_m]和Y＝[SFOC₁,SFOC₂,…,SFOC_m]；

步骤4.3，采用多阶多项式曲线拟合法，对{SOFC_i,P_i}进行曲线拟合，获得标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；具体方法为：

步骤4.3.1，构造多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)，n为多项式曲线拟合维数，n的初值取1；

步骤4.3.2，多项式曲线拟合函数Φ＝polyfit(X,Y,n)对向量X和向量Y进行曲线拟合，得到耗油率曲线plot(X,Y)；

步骤4.3.3，对耗油率曲线plot(X,Y)进行误差评估：

在耗油率曲线plot(X,Y)上面，确定与P₁,P₂,…,P_m分别对应的SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m，其中，SFOC⁰ ₁,SFOC⁰ ₂,…,SFOC⁰ _m为在耗油率曲线plot(X,Y)上面的耗油率值；

计算误差平方和δ_i为各个P₁,P₂,…,P_m对应的耗油率曲线值与标定工况下的耗油率值的差；

若误差平方和||δ||²≤0.05，则表明耗油率曲线plot(X,Y)精度满足要求，执行步骤4.3.4；否则，令多项式曲线拟合维数n＝n+1，判断多项式曲线拟合维数n是否等于5，如果不等于，则返回步骤4.3.2，进行下一维的多项式曲线拟合；如果等于，则停止曲线拟合操作，执行步骤4.3.4；

步骤4.3.4，由于共进行n维多项式曲线拟合，每一维均得到一个耗油率曲线，因此，共得到n个耗油率曲线，对得到的n个耗油率曲线进行平均，得到最终的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)；

步骤4.4，对于步骤4.3得到的标定工况下的耗油率SFOC-功率P曲线SFOC＝f*(P)，令求得柴油发电机组最低耗油率点，最低耗油率点对应的功率为柴油机标定功率P_eN，最低耗油率点对应的耗油率为柴油机标定工况下耗油率SFOC_eN；

步骤4.5，柴油发电机组实际运行过程中，通过下式实时计算柴油机实际耗油率SFOC：

其中：SFOC-柴油机实际耗油率，g/(kW·h)；

A-实时检测燃油消耗质量，单位为千克，质量流量计检测；

λ-质量测量修正系数，取0.9944；

C-检测持续时间，单位为秒，软件计时器记录；

D-柴油机输出的机械功率，单位千瓦kW，，输出轴的扭矩和转速检测，两者乘积得到机械功率；

G-柴油机所用燃油的净热值，单位MJ/kg，取42.82MJ/kg；

I-柴油机机械效率，因柴油机与发电机直接刚性连接，取97％；

H-标准燃油净热值，单位MJ/kg，取42.7MJ/kg；

β-标准环境条件的修正系数；其中，标准环境条件即为柴油机台架实验标准环境条件，大气压力1000hPa，环境温度25℃，相对湿度30％，压缩空气冷却温度25℃；标准环境条件的修正系数表明船舶实际工作环境偏离柴油机台架实验的标准环境条件的偏差；

标准环境条件的修正系数β采用以下方式计算：

其中：P_x-船舶实际工作环境大气压力，由船舶机舱压力计检测；

P_ra-标准大气压力，1000.0hP_a；

T_ra-标准环境大气温度，25.0℃(298.0K)；

T_x-船舶实际工作环境大气温度，由船舶机舱温度计检测；

T_cra-废气涡轮增压器空气冷却器冷却水标准温度，25.0℃(298.0K)；

T_cx-船舶实际工作环境下空冷器进口冷却水温度，由空冷器上的温度计直接检测；

η_m-冷却器效率0.8；

指数m＝0.7，n＝1.2，s＝1；

μ、α为修正系数计算中间变量；

步骤4.6，柴油机实际运行过程中，实时计算功率利用系数ξ和耗油率系数γ：

其中，SFOC为柴油机实际耗油率；P为柴油机实际功率；

步骤4.7，根据功率利用系数ξ和耗油率系数γ，对柴油发电机组负荷进行实时调节，使柴油发电机组运行在额定负荷且最低SFOC供电模式：

若ξ<1，表明柴油机运行低于标定工况，则调速器加大油门，增加柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若ξ>1，表明柴油机运行高于标定工况，则调速器减小油门，降低柴油机负荷输出，使柴油机向最低SFOC供电模式工况转变；

若γ>1，表明柴油机实际耗油率不是最优，则调速器进行供油量调节，使γ趋向于1；

若γ＝1，表明柴油机实际耗油率达到最优，则调速器停止调节，令柴油机维持在此最优工况下运行。