CN113437741A - 船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、方法和船舶 - Google Patents

船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、方法和船舶 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、船舶及其供电管控方法，该装置包括：能量控制系统，被配置为在不同工况和/或不同负载的情况下，对多能源供电系统中的混合能源之间的运行情况进行协调配合，以实现混合能源中各能源的协同工作；健康管理系统，被配置为对多能源供电系统中混合能源的设备状态进行监测，根据监测得到的混合能源的设备状态对混合能源的故障进行辨识和定位。该方案，通过对绿色多能源动力系统中的不同动力源进行管控，有利于提升整个绿色多能源动力系统的供电可靠性。

Description

船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、方法和船舶
技术领域
本发明属于供电技术领域，具体涉及一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、船舶及其供电管控方法，尤其涉及一种绿色多能源船舶能量控制与健康管理系统、具有该系统的船舶、以及该船舶的供电管控方法。
背景技术
在航运业中，航运业带来的环境污染问题引起了国际社会的广泛关注，国际海事组织(IMO)制定和出台了多项防止船舶污染环境的政策与法规。为了更好地践行“节能减排”，全球各个国家和地区划分了多个排放控制区，相关方案中燃烧化石燃料的船舶其航行范围将受到越来越多的限制。另外，当船舶停靠港口作业期间，需要船上的辅助发电机发电以提供必要的动力和维持生产和生活的需要，由此会产生大量的有害物质排放。据统计，船舶靠港停泊期间由其辅助发电机所产生的碳排量占港口总排碳量的40％至70％。在此背景下，绿色多能源动力系统(如柴电+绿色能源的混合动力系统)在船舶的应用，将成为发展的必然趋势。但是，对于绿色多能源动力系统(如柴电+绿色能源的混合动力系统)而言，对不同动力源的管控相当重要，若对不同动力源之间的管控不到位，则会影响整个绿色多能源动力系统的供电可靠性。
上述内容仅用于辅助理解本发明的技术方案，并不代表承认上述内容是现有技术。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统、船舶及其供电管控方法，以解决对绿色多能源动力系统中的不同动力源的管控若不到位，则会影响整个绿色多能源动力系统的供电可靠性的问题，达到通过对绿色多能源动力系统中的不同动力源进行管控，有利于提升整个绿色多能源动力系统的供电可靠性的效果。
本发明提供一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统中，所述多能源供电系统，是以基于混合能源为动力源的供电系统；所述混合能源，包括：两种以上能源中的任一种能源或任几种能源；所述船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，包括：能量控制系统和健康管理系统；其中，所述能量控制系统，被配置为在不同工况和/或不同负载的情况下，对所述多能源供电系统中的混合能源之间的运行情况进行协调配合，以实现混合能源中各能源的协同工作；所述健康管理系统，被配置为对所述多能源供电系统中混合能源的设备状态进行监测，根据监测得到的混合能源的设备状态对所述混合能源的故障进行辨识和定位。
在一些实施方式中，所述能量控制系统，包括：能量管理系统、功率控制系统和电池管理系统；其中，所述能量管理系统，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配；所述功率控制系统，与船舶供电设备的推进系统相连接，被配置为推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统进行信息交互，提供推进功率信息；所述电池管理系统，位于所述多能源供电系统的电池舱，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统进行信息交互。
在一些实施方式中，所述能量管理系统，包括：主控制器、能源动力源子控制器、直流配电系统子控制器、推进系统子控制器和其他负载子控制器；所述绿色能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器、所述推进系统子控制器和所述其他负载子控制器，分别连接至所述主控制器；其中，所述能量管理系统，管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配，包括：所述能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器、所述推进系统子控制器和所述其他负载子控制器，接收所述电池管理系统上传的电力参数信息和电池信息，并接收所述功率控制系统上传的功率信息，对所述电力参数信息、所述电池信息和所述功率信息进行分析，得到分析结果；并根据所述分析结果发出控制命令，以控制船舶供电设备的混合能源中相应能源的起动或停止、并网或脱网，以及确定所述功率控制系统所控制的船舶供电设备的推进系统的功率限制和负载切除中的至少之一。
在一些实施方式中，所述功率控制系统，包括：主推进系统机旁箱，主推进系统遥控面板，主推进系统显示面板和遥控系统中控箱；所述主推进系统机旁箱、所述主推进系统遥控面板和所述主推进系统显示面板，分别与所述遥控系统中控箱相连；其中，所述功率控制系统，推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统进行信息交互，提供推进功率信息，包括：通过所述主推进系统机旁箱、所述主推进系统遥控面板和所述主推进系统显示面板，接收使用者的控制指令并传递给所述能量管理系统，通过所述能量管理系统对所述能量管理系统中的直流配电系统子控制器进行控制。
在一些实施方式中，所述能量管理系统1中的能源动力源子控制器，包括：蓄电池能量管理系统子控制器和燃料电池能量管理系统子控制器；所述电池管理系统，包括：蓄电池电池管理系统和燃料电池管理系统；所述蓄电池电池管理系统和所述燃料电池管理系统，分别与所述蓄电池能量管理系统子控制器和所述燃料电池能量管理系统子控制器连接；其中，所述电池管理系统，针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统进行信息交互，包括：采集船舶供电设备的混合能源中蓄电池和燃料电池的电池状态参数，并传递至所述能量管理系统；通过所述能量管理系统，对船舶供电设备的混合能源中蓄电池所在的蓄电池系统和燃料电池所在的燃料电池系统进行控制。
在一些实施方式中，所述健康管理系统，包括：船舶供电设备的故障诊断系统，以及船舶供电设备的健康评估系统；其中，所述故障诊断系统，被配置为对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果；所述故障诊断结果，包括：故障模式及其对应的置信度；所述健康评估系统，被配置为根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估。
在一些实施方式中，所述故障诊断系统，包括：蓄电池系统故障诊断系统，直流配电系统故障诊断系统，充电系统故障诊断系统；其中，所述蓄电池系统故障诊断系统，包括：针对船舶供电设备的混合能源中蓄电池系统中的每个电池模组，设置有每个电池模组的故障诊断系统；所述直流配电系统故障诊断系统，包括：直流母排故障诊断系统、变流器故障诊断系统；所述充电系统故障诊断系统，包括：充电模块故障诊断系统、主电路故障诊断系统、充电枪故障诊断系统；所述故障诊断系统，对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果，包括：所述每个电池模组的故障诊断系统、所述直流母排故障诊断系统、变流器故障诊断系统、所述充电模块故障诊断系统、所述主电路故障诊断系统、所述充电枪故障诊断系统，采用分布式并行结构设置，且彼此独立平行运行，对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障模式进行辨识，实现对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障诊断。
在一些实施方式中，所述健康评估系统，包括：蓄电池系统健康评估系统、直流配电系统健康评估系统、充电系统健康评估系统，电池模组健康评估系统，直流母排健康评估系统、变流器健康评估系统、充电模块健康评估系统、主电路健康评估系统、充电枪健康评估系统；所述蓄电池系统健康评估系统、所述直流配电系统健康评估系统、所述充电系统健康评估系统，与所述电池模组健康评估系统，以及与所述直流母排健康评估系统、所述变流器健康评估系统、所述充电模块健康评估系统、所述主电路健康评估系统和所述充电枪健康评估系统之间，分层设置；其中，所述健康评估系统，根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估，包括：基于所述故障诊断系统中电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪故障诊断系统的故障诊断结果，实现对电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪的健康评估；基于所述健康评估系统的评估结果，实现对蓄电池系统、直流配电系统、岸电充电系统的健康评估，最终基于健康评估系统的评估结果，实现对多能源供电系统的健康评估。
与上述装置相匹配，本发明再一方面提供一种船舶，包括：以上所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统。
与上述船舶相匹配，本发明再一方面提供一种船舶的供电管控方法，包括：通过所述船舶的故障诊断系统，基于预设的置信规则推理诊断模型，分别对电池模组，直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪进行故障模式辨识；通过所述船舶的健康管理系统，采用熵权可拓物元模型，自所述故障诊断系统得到的故障诊断结果中，提取出反映器件健康状态的评估证据，通过证据推理方法实现对器件健康状态的评估，并在所述健康管理系统的分成设置形成的层级式健康评估框架下，对器件健康状态结果进行融合，实现对设备健康状态的评估，进而实现对多能源供电系统对船舶供电的健康评估。
由此，本发明的方案，通过针对绿色多能源动力系统的能量控制和健康管理系统，保证船舶在不同工况、不同负载的情况下，各个动力源的协调工作和合理输出；从而，通过对绿色多能源动力系统中的不同动力源进行管控，有利于提升整个绿色多能源动力系统的供电可靠性。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统(如一种绿色多能源船舶能量控制系统)的一实施例的结构示意图；
图2为本发明的一种绿色多能源船舶能量控制系统的一实施例的结构示意图；
图3为本发明的一种绿色多能源船舶健康管理系统的一实施例的结构示意图；
图4为本发明的一种绿色多能源船舶健康管理系统的一实施例的绿色多能源船舶故障诊断流程示意图；
图5为本发明提出的一种绿色多能源船舶健康管理系统的一实施例的绿色多能源船舶“器件-设备-系统”层次化健康评估流程示意图；
图6为本发明的一种绿色多能源船舶健康管理系统的一实施例的一种绿色多能源船舶故障诊断结果向健康评估证据转化流程示意图；
图7为本发明的供电管控方法的一实施例的流程示意图。
结合附图，本发明实施例中附图标记如下：
1-能量管理系统(EMS)；11-主控制器；12-绿色能源动力源子控制器；13-直流配电系统子控制器；14-推进系统子控制器；15-其他负载子控制器；2-功率控制系统(PCS)；21-遥控系统中控箱；22-主推进系统机旁箱；23-主推进系统遥控面板；24-主推进系统显示面板；3-电池管理系统(BMS)；31-蓄电池电池管理系统；32-燃料电池管理系统；4-船舶故障诊断系统；41-蓄电池系统故障诊断系统；42-直流配电系统故障诊断系统；43-岸电充电系统故障诊断系统；61～6N-电池模组；111～11N-电池模组61～6N的故障诊断系统；121-直流母排故障诊断系统；122-变流器故障诊断系统；131-充电模块故障诊断系统；132-主电路故障诊断系统；133-充电枪故障诊断系统；5-船舶健康评估系统；51-“设备级”蓄电池系统健康评估系统；52-直流配电系统健康评估系统；53-岸电充电系统健康评估系统；211-21N-“器件级”电池模组健康评估系统；221-直流母排健康评估系统；222-变流器健康评估系统；231-充电模块健康评估系统；232-主电路健康评估系统；233-充电枪健康评估系统。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在相关方案中，在绿色多能源动力系统如柴电+绿色能源的混合动力系统中，动力源，包括：石化燃料类动力源和绿色能源类动力源。其中，所述石化燃料类动力源，包括：柴油发电机组和LNG发电机组中的至少之一。所述绿色能源类动力源，包括：生物质能发电机组、甲醇发电机组、太阳能光伏发电机组、波浪能发电机组、潮汐能发电机组、蓄电池系统、超级电容系统、燃料电池系统和岸电电源中的至少之一。
例如：一种交-直-交组网的柴电多能源混合动力船舶动力系统包括左舷动力系统和右舷动力系统。以左舷动力系统为例，动力源包括石化类燃料动力源和绿色能源类燃料动力源。动力源设置有石化燃料类动力源和绿色能源类动力源，主要有柴油发电机组、LNG发电机组、生物质能发电机组、甲醇发电机组、太阳能光伏发电机组、风力发电系统、波浪能发电系统、潮汐能发电系统、蓄电池系统、燃料电池系统、超级电容系统、岸电电源。柴电多能源混合动力船舶将太阳能、LNG、柴油、蓄电池系统、燃料电池系统、超级电容等多种能源作为动力源，实现了动力的稳定持续输出。设有左右舷两套相同动力系统，提升了系统的冗余性。在直流配电系统每一支路上以及左右舷直流母线间均设有负荷开关和熔断器，能够实现对故障线路的及时隔离，提高了系统的安全性和可靠性。
绿色多能源动力系统具有很强的非线性和耦合性，每一动力源的特性不尽相同，并且船舶运行工况变化大，工作模式多。若各个能量子系统不能协调配合工作，在不同的工况下采用合适的动力组合，则会降低系统运行的可靠性和经济性。例如：在船舶低速航行时，若柴油机发电机组仅提供动力，则容易造成“大马拉小车”的状态，柴油机余量较大，造成柴油机功率的浪费，增大了燃油量和船舶的排放。相反地，在船舶高速航行时，若不能实现多种能源的配合，仅采用蓄电池或太阳能光伏发电系统等，容易造成船舶动力不足，影响船舶的正常运行。
与相关方案中柴油机推进船舶相比，绿色多能源动力系统结构复杂，绿色能源的应用给船舶安全管理提出了新要求。特别地，该动力系统中的储能系统由成百上千个电池单体通过串、并联组成，会存在大量的连接组件，极大地增加了系统的复杂程度。但是，面向绿色多能源动力系统的设备健康评估方面的系统还比较缺乏，已有状态监测系统仅能显示设备的关键参数信息，缺少对监测数据的综合利用和智能健康评估，降低了混合动力系统的可靠性，增加了系统的安全隐患。
根据本发明的实施例，提供了一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统。参见图1所示本发明的装置的一实施例的结构示意图。该船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统可以包括：所述多能源供电系统，是以基于混合能源为动力源的供电系统。所述混合能源，包括：两种以上能源中的任一种能源或任几种能源。
具体地，在船舶用多能源供电系统中，绿色多能源船舶可综合利用柴油发电机组、LNG发电机组、甲醇发电机组、太阳能光伏发电系统、风能发电系统、波浪能发电系统、潮汐能发电系统、生物质能发电系统、蓄电池、燃料电池、超级电容、岸电等作为动力源，采用直流配电系统。通过采用太阳能、风能、燃料电池、蓄电池、超级电容、岸电等绿色能源，解决排放控制区对船舶的限制，提升了船舶的灵活性和航行范围，大大降低船舶靠港期间的污染物排放量，达到“节能减排”的目的。这样，船舶采用多种绿色能源作为动力源，降低了船舶对化石燃料的依赖，减少了船舶航行和靠港期间CO2、SOx、NOx等污染物的排放，具有绿色环保的特点，避免了排放控制区对船舶航行区域的限制，提升了船舶的灵活性和航行范围。
所述船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，包括：能量控制系统和健康管理系统。能量控制系统和健康管理系统，分别连接至船舶供电设备如船舶。船舶供电设备，可以包括：蓄电池系统、直流配电系统和充电系统。
其中，所述能量控制系统，被配置为在不同工况和/或不同负载的情况下，对所述多能源供电系统中的混合能源之间的运行情况进行协调配合，以实现混合能源中各能源的协同工作。例如：绿色多能源船舶的能量控制系统，能够实现船舶在不同工况和负载情况下的多能源系统的协调配合工作，提升了能源的利用效率，进一步降低温室气体的排放，提高了船舶航行的经济性和可靠性。
所述健康管理系统，被配置为对所述多能源供电系统中混合能源的设备状态进行监测，根据监测得到的混合能源的设备状态对所述混合能源的故障进行辨识和定位。例如：绿色多能源船舶的健康管理系统，实现了对设备状态监测数据的综合利用与挖掘，及时对设备或器件故障进行定位和辨识，实现了“器件-设备-系统”的层级式健康评估，促进了视情维修方式的实施，提升了船舶的可靠性和安全性。
由此，本发明的方案，通过提供一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，如面向绿色多能源船舶的能量控制和健康管理系统，保证船舶供电设备如船舶在不同工况、不同负载的情况下，各个动力源的协调工作和合理输出，实现功率的削峰填谷(Peakcut)。其中，削峰填谷，是调整用电负荷的一种措施。根据不同用户的用电规律，合理地、有计划地安排和组织各类用户的用电时间。以降低负荷高峰，填补负荷低谷，减小电网负荷峰谷差，使发电、用电趋于平衡。
在一些实施方式中，所述能量控制系统，包括：能量管理系统1、功率控制系统2和电池管理系统3。例如：如图2所示，绿色多能源船舶的能量控制系统，由能量管理系统(EMS)1、功率控制系统(PCS)2和电池管理系统(BMS)3构成。能量管理系统(EMS)1分别与船舶动力源和直流配电系统相连接。功率控制系统(PCS)2与船舶推进系统相连接，并与能量管理系统(EMS)1进行信息交互，提供推进功率信息。电池管理系统(BMS)3位于电池舱，分别与船舶动力源和直流配电系统相连接，并与能量管理系统(EMS)1进行信息交互。
其中，所述能量管理系统1，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配。
例如：在图2所示的例子中，能量管理系统(EMS)1位于船舶的集控室，分别与船舶动力源和直流配电系统相连接，用于管理直流母线上连接的各储能系统、发电系统、船舶推进器和船舶日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶能量分配。
具体地，能量管理系统(EMS)1管理直流母线上连接的各储能系统、发电系统、船舶推进器和船舶日用电网负载之间能量的转换，包括：能量管理系统(EMS)1通过数据采集装置对船舶负载，包括主推进器、侧推进器、日用电网负载等的实际功率需求进行监测，与船舶动力源所能提供的可用功率相比较，结合船舶的航行状态，如：经济航速下航行、全速航行、靠港停泊等确定，协调管理各动力源的能量分配。
能量管理系统(EMS)1，监测和控制船舶能量分配，包括：能量管理系统(EMS)1通过动力源监控模块、配电监控模块、船舶负载监控模块等对船舶电力系统进行监测，并且将监测信息传递给主控制器，主控制器对信息进行处理及显示，以及系统能量的管理和控制。具体控制同上述管理方式。
所述功率控制系统2，与船舶供电设备的推进系统相连接，被配置为推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统1进行信息交互，提供推进功率信息。
例如：在图2所示的例子中，功率控制系统(PCS)2，与船舶推进系统相连接，用于推进负荷的调速和功率限制，并与能量管理系统(EMS)1进行信息交互，提供推进功率信息。
具体地，功率控制系统(PCS)2，推进负荷的调速和功率限制，包括：船员在驾控室通过推进系统遥控面板、左右舷机旁控制箱对船舶主推进电动机进行操作，主推进系统遥控面板、左右舷机旁控制箱将控制指令传递给遥控系统中控箱，然后通过遥控系统中控箱将速度控制信号和转矩控制信号提供给直流配电系统从而对推进电机进行转速或转矩控制。另外，功率控制系统(PCS)2将推进功率信息传递给EMS，当推进功率超出现有船舶的发电功率时，会对推进电机的功率输出进行限制，直到动力源发电功率增加并满足推进功率需求时，在解除对推进功率的限制。当推进电机或推进器等推进设备发出报警信号时，或直流母线电压过低时，也会对推进功率进行限制。
所述电池管理系统3，位于所述多能源供电系统的电池舱，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统1进行信息交互。
在图2所示的例子中，电池管理系统(BMS)3位于电池舱，分别与船舶动力源和直流配电系统相连接，用于蓄电池和燃料电池的主要参数测量、状态监控和安全保障，并与能量管理系统(EMS)1进行信息交互，提供电池系统的测量、监测和报警信息。
具体地，电池管理系统(BMS)3，用于蓄电池和燃料电池的主要参数测量、状态监控和安全保障，包括：利用电压采集芯片、霍尔电流传感器、温度传感器等采集电池单体的电压、温度、电流等信息，并通过CAN总线通讯将参数信息传递给电池管理系统(BMS)3，电池管理系统(BMS)3通过串口通讯将蓄电池、燃料电池的状态信息和故障信息传递给船舶状态监测系统，在本地显示器进行显示，实现电池主要参数的测量和状态监控，并进行超限报警，防止电池发生过充电或过放电现象，及时给出电池状况，定位存在问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性。
在一些实施方式中，所述能量管理系统1，包括：主控制器11、能源动力源子控制器(如绿色能源动力源子控制器12)、直流配电系统子控制器13、推进系统子控制器14和其他负载子控制器15。其他负载，是指所述多能源供电系统中除推进系统之外的负载。所述能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器13、所述推进系统子控制器14和所述其他负载子控制器15，分别连接至所述主控制器11。
例如：在图2所示的例子中，能量管理系统(EMS)1，包括：主控制器11、绿色能源动力源子控制器12、直流配电系统子控制器13、推进系统子控制器14和其他负载子控制器15。绿色能源动力源子控制器12、直流配电系统子控制器13、推进系统子控制器14和其他负载子控制器15，分别连接至主控制器11。
其中，所述能量管理系统1，管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配，包括：所述能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器13、所述推进系统子控制器14和所述其他负载子控制器15，接收所述电池管理系统3上传的电力参数信息和电池信息，并接收所述功率控制系统2上传的功率信息，对所述电力参数信息、所述电池信息和所述功率信息进行分析，得到分析结果。并根据所述分析结果发出控制命令，以控制船舶供电设备的混合能源中相应能源的起动或停止、并网或脱网，以及确定所述功率控制系统2所控制的船舶供电设备的推进系统的功率限制和负载切除中的至少之一。
例如：在图2所示的例子中，能量管理系统(EMS)1中各子控制器12～15，通过网线与主控制器11相连，接收电池管理系统(BMS)3上传的电力参数信息、电池信息和功率控制系统(PCS)2上传的功率信息，对接收的信息进行有效的分析和处理，并发出运行命令进行控制，包括确定各动力源的起动/停止，并网/脱网，确定推进系统功率的限制，负载的切除等。
例如：EMS综合分析BMS和PCS传来的信息，检测船舶发电的总功率和消耗的总功率，判断推进功率是否超过现有的发电能力，当发现推进功率超过现有发电能力时，对推进功率进行限制，并且调整动力源的发电功率(如发电机的台数和转速)，增加发电功率。当发电功率增加后，再释放对推进功率的限制。
在一些实施方式中，所述功率控制系统2，包括：主推进系统机旁箱22，主推进系统遥控面板23，主推进系统显示面板24和遥控系统中控箱21。
所述主推进系统机旁箱22、所述主推进系统遥控面板23和所述主推进系统显示面板24，分别与所述遥控系统中控箱21相连。
例如：在图2所示的例子中，功率控制系统(PCS)2，包括位于船舶的机舱的主推进系统机旁箱22，位于船舶的驾控台的主推进系统遥控面板23，位于船舶的集控台的主推进系统显示面板24和遥控系统中控箱21。主推进系统机旁箱22、主推进系统遥控面板23和主推进系统显示面板24，分别通过串行数据通信与遥控系统中控箱21相连。
其中，所述功率控制系统2，推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统1进行信息交互，提供推进功率信息，包括：
通过所述主推进系统机旁箱22、所述主推进系统遥控面板23和所述主推进系统显示面板24，接收使用者的控制指令并传递给所述能量管理系统1，通过所述能量管理系统1对所述能量管理系统1中的直流配电系统子控制器13进行控制。
例如：在图2所示的例子中，在功率控制系统(PCS)2中，船员可在主推进机旁箱22、主推进遥控面板23、主推进显示面板24进行操作，遥控系统中控箱21接收控制指令并传递给能量管理系统(EMS)1，通过能量管理系统(EMS)1对直流配电系统子控制器13进行控制。能量管理系统根据当前船舶发电的总功率和消耗的总功率，控制不同电源和负荷的并网、脱网。
在一些实施方式中，所述能量管理系统11中的能源动力源子控制器，包括：蓄电池能量管理系统子控制器和燃料电池能量管理系统子控制器。
所述电池管理系统3，包括：蓄电池电池管理系统31和燃料电池管理系统32。所述蓄电池电池管理系统31和所述燃料电池管理系统32，分别与所述蓄电池能量管理系统子控制器和所述燃料电池能量管理系统子控制器连接。
例如：在图2所示的例子中，绿色能源动力源子控制器12，包括：蓄电池能量管理系统子控制器和燃料电池能量管理系统子控制器。电池管理系统(BMS)3，包括：蓄电池电池管理系统31和燃料电池管理系统32。蓄电池电池管理系统31和燃料电池管理系统32，分别通过串行数据通信接口，与能量管理系统(EMS)1中的绿色能源动力源子控制器12中的蓄电池能量管理系统子控制器和燃料电池能量管理系统子控制器相连。
其中，所述电池管理系统3，针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统1进行信息交互，包括：采集船舶供电设备的混合能源中蓄电池和燃料电池的电池状态参数，并传递至所述能量管理系统1。通过所述能量管理系统1，对船舶供电设备的混合能源中蓄电池所在的蓄电池系统和燃料电池所在的燃料电池系统进行控制。
例如：在图2所示的例子中，电池管理系统(BMS)3采集蓄电池和燃料电池的电池状态参数，并传递给能量管理系统(EMS)1，通过能量管理系统(EMS)1对蓄电池系统和燃料电池系统进行控制。
这样，针对绿色多能源动力系统结构复杂，存在安全隐患等问题，构建基于智能推理方法的健康管理系统，深入挖掘与利用设备状态监测数据，实现对混合动力系统设备健康状态的合理评估，保障船舶的航行安全和稳定运行。
在一些实施方式中，所述健康管理系统，包括：船舶供电设备的故障诊断系统，以及船舶供电设备的健康评估系统。
其中，所述故障诊断系统，被配置为对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果。所述故障诊断结果，包括：故障模式及其对应的置信度。
所述健康评估系统，被配置为根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估。
例如：如图3所示，绿色多能源船舶的健康管理系统，包括：船舶故障诊断系统4和船舶健康评估系统5。
在一些实施方式中，所述故障诊断系统，包括：蓄电池系统故障诊断系统41，直流配电系统故障诊断系统42，充电系统故障诊断系统(如岸电充电系统故障诊断系统43)。例如：在图3所示的例子中，船舶故障诊断系统4中，设置有蓄电池系统故障诊断系统41，直流配电系统故障诊断系统42，岸电充电系统故障诊断系统43。
其中，所述蓄电池系统故障诊断系统41，包括：针对船舶供电设备的混合能源中蓄电池系统中的每个电池模组，设置有每个电池模组的故障诊断系统。例如：在图3所示的例子中，蓄电池系统故障诊断系统41，包括：电池模组61～6N的故障诊断系统111～11N。
所述直流配电系统故障诊断系统42，包括：直流母排故障诊断系统121、变流器故障诊断系统122。
所述充电系统故障诊断系统，包括：充电模块故障诊断系统131、主电路故障诊断系统132、充电枪故障诊断系统133。例如：在图3所示的例子中，岸电充电系统故障诊断系统43，包括：充电模块故障诊断系统131、主电路故障诊断系统132、充电枪故障诊断系统133。
所述故障诊断系统，对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果，包括：
所述每个电池模组的故障诊断系统、所述直流母排故障诊断系统121、变流器故障诊断系统122、所述充电模块故障诊断系统131、所述主电路故障诊断系统132、所述充电枪故障诊断系统133，采用分布式并行结构设置，且彼此独立平行运行，对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障模式进行辨识，实现对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障诊断。
例如：在图3所示的例子中，各故障诊断系统，采用分布式并行结构，即电池模组61～6N的故障诊断系统111～11N、直流母排故障诊断系统121、变流器故障诊断系统122、充电模块故障诊断系统131、主电路故障诊断系统132、充电枪故障诊断系统133各系统分别独立平行运行，对故障模式进行辨识。
这里，采用分布式并行结构可以同时对不同系统的多个器件进行故障诊断，各故障诊断系统相互独立工作，互补干扰。另外，采用分布式并行结构可以根据诊断对象确定相应的故障特征和故障模式，能够降低诊断系统中模型的复杂性和规模，提高诊断效率。第三，分布式并行结构除了能够对单一故障进行诊断，也能够实现对耦合或并发故障的诊断。
各故障诊断系统，采用分布式并行结构，包括：采用数据驱动的方法，基于大量历史数据，可以在电池状态参数(电压、电流、温度等)与电池剩余电量(SOC)间建立非线性映射关系，能量管理系统(EMS)1基于该映射关系能够准确估计出电池的剩余电量，保证SOC维持在合理范围内，防止过充或过放对电池造成损害。另外，能量管理系统(EMS)1能够根据电池的状态计算出电池所允许的功率限值，并将该限值传递给能量管理系统(EMS)1，能量管理系统(EMS)1进而传递给功率控制系统(PCS)2，对船舶推进负载进行功率限制，避免电池过载。
其中，电池模组61～6N的故障诊断系统111～11N可辨识的故障，包括：热失控故障a1、电池单体内部短路a2、电池单体过充a3、电池单体过放a4、电解液泄露a5、端子掉落a6。
直流母排故障诊断系统121可辨识的故障，包括：电容器渗漏油a7、母排连接松动a8、母排极间短路a9。
变流器故障诊断系统122可辨识的故障，包括：电感损坏a10、电容损坏a11、IGBT短路a12。
充电模块故障诊断系统131可辨识的故障，包括：驱动电路故障a13、滤波电路电容击穿a14、通信线路连接松动a15。
主电路故障诊断系统132可辨识的故障，包括：断路器故障a16、熔断器故障a17、主电路接触器损坏a18。
充电枪故障诊断系统133可辨识的故障，包括：充电枪损坏a19、长时间大电流充电a20。
其中，辨识故障的过程，包括：1)根据不同器件的特点，采用多源传感器采集反映器件状态的电流、电压、温度、功率、电阻等状态参数，并利用时域、频域或时频域分析提取故障特征。2)对专家经验知识和历史数据进行统计分析，构建用于某器件故障诊断的诊断规则库，表征故障诊断特征和故障模式之间多对多的复杂映射关系。3)将故障诊断特征对应的待诊断数据样本与诊断规则库中的规则前件进行匹配，计算每一条规则的激活权重。4)采用解析证据推理的方法对多条被激活的诊断规则进行融合生成最终的故障类型的信度分布，并基于信度分布确定发生的故障模式。
辨识到故障后：可以实现故障的定位，然后根据领域内的专家经验或者FMECA分析等确定需要采取的相应故障排除措施，对器件、部件或系统进行维修保养。另外，通过熵权可拓物元理论，从故障诊断结果中提取用于器件健康状态评估的评估证据。
在一些实施方式中，所述健康评估系统，包括：蓄电池系统健康评估系统(如“设备级”蓄电池系统健康评估系统51)、直流配电系统健康评估系统52、充电系统健康评估系统(如岸电充电系统健康评估系统53)，电池模组健康评估系统(如“器件级”电池模组健康评估系统211-21N)，直流母排健康评估系统221、变流器健康评估系统222、充电模块健康评估系统231、主电路健康评估系统232、充电枪健康评估系统233。
所述蓄电池系统健康评估系统、所述直流配电系统健康评估系统52、所述充电系统健康评估系统，与所述电池模组健康评估系统，以及与所述直流母排健康评估系统221、所述变流器健康评估系统222、所述充电模块健康评估系统231、所述主电路健康评估系统232和所述充电枪健康评估系统233之间，分层设置，形成分层体系结构。
例如：在图3所示的例子中，在图3所示的例子中，船舶健康评估系统5，采用“器件-设备-系统”的分层体系结构，设置有“系统级”绿色多能源船舶健康评估系统。设置有“系统级”绿色多能源船舶健康评估系统，包括：“设备级”蓄电池系统健康评估系统51、直流配电系统健康评估系统52、岸电充电系统健康评估系统53，“器件级”电池模组健康评估系统211-21N，直流母排健康评估系统221、变流器健康评估系统222、充电模块健康评估系统231、主电路健康评估系统232、充电枪健康评估系统233。
分层的好处见P13最后一段的总结，分层体系结构是器件-设备-系统的层次结构，其中多个器件组成了设备，多个设备构成了系统：图3中的一级健康评估可以更正为系统健康评估，二级健康评估可更正为设备健康评估，三级健康评估可更正为器件健康评估。
其中，所述健康评估系统，根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估，包括：基于所述故障诊断系统中电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪故障诊断系统的故障诊断结果，实现对电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪的健康评估。基于所述健康评估系统的评估结果，实现对蓄电池系统、直流配电系统、岸电充电系统的健康评估，最终基于健康评估系统的评估结果，实现对多能源供电系统的健康评估。
例如：在图3所示的例子中，健康评估系统与故障诊断系统紧密相连，即基于电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪故障诊断系统的诊断结果实现对“器件级”电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪的健康评估，基于“器件级”健康评估系统的评估结果实现对“设备级”蓄电池系统、直流配电系统、岸电充电系统的健康评估，最终基于“设备级”健康评估系统的评估结果实现对“系统级”绿色多能源船舶的健康评估。
这样，通过构建“器件-设备-系统”层级式的健康管理系统，能够深入挖掘与利用设备状态监测数据，实现对故障诊断结果的综合利用，从而对各器件健康状态、各部件健康状态和绿色多能源船舶健康状态进行合理评估，保障船舶的航行安全和稳定运行。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过针对绿色多能源动力系统的能量控制和健康管理系统，保证船舶在不同工况、不同负载的情况下，各个动力源的协调工作和合理输出。从而，通过对绿色多能源动力系统中的不同动力源进行管控，有利于提升整个绿色多能源动力系统的供电可靠性。
根据本发明的实施例，还提供了对应于船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统的一种船舶。该船舶可以包括：以上所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统。
由于本实施例的船舶所实现的处理及功能基本相应于前述图1所示的装置的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本发明的技术方案，通过针对绿色多能源动力系统的能量控制和健康管理系统，保证船舶在不同工况、不同负载的情况下，各个动力源的协调工作和合理输出，实现对混合动力系统设备健康状态的合理评估，保障船舶的航行安全和稳定运行。
根据本发明的实施例，还提供了对应于船舶的一种船舶的供电管控方法，如图7所示本发明的方法的一实施例的流程示意图。该船舶的供电管控方法可以包括：步骤S110和步骤S120。
在步骤S110处，通过所述船舶的故障诊断系统，基于预设的置信规则推理诊断模型，分别对电池模组，直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪进行故障模式辨识。
例如：如图4所示，故障诊断系统基于置信规则推理诊断模型分别对电池模组，直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪进行故障模式辨识。置信规则推理诊断模型包含多条置信规则，综合领域内的专家经验知识和历史数据分析构建而成。具体流程为：
步骤11、对绿色多能源船舶状态监测系统和BMS采集的反映船舶各系统运行状态的电流、电压、功率、电阻、温度等进行时域、频域、时频域等分析，提取用以表征故障的故障特征，构建故障诊断系统的输入特征
Figure BDA0003069135320000171
其中，i表示第i个故障诊断系统，Ni表示第i个故障诊断系统的故障特征总数。
步骤12、Xi输入置信规则推理诊断模型后：
首先将数值型Xij(j＝1,...,Ni)转化为置信度分布的形式
Figure BDA0003069135320000181
其中，
Figure BDA0003069135320000182
为Xij的第t个量化参考等级，
Figure BDA0003069135320000183
为该参考等级对应的信度。
其次，转化为置信度分布表示的输入特征，以一定的激活权重激活置信规则推理诊断模型的一条或多条规则。
再次，最后利用解析证据推理方法多激活的诊断规则进行融合。
步骤13、输出第i个故障诊断系统的故障模式的置信度分布Fi＝{(Fi1,βi1),...,(FiT,βiT)}。其中，Fit表示第i个故障诊断系统的第t个故障模式，βit为该故障模式发生的置信度。
当置信规则推理诊断模型输出的故障模式置信度分布情况中，存在某一故障模式发生的置信度大于0.5，则诊断系统判定该故障发生。电池模组故障诊断系统111～11N，直流母排故障诊断系统121、变流器故障诊断系统122、充电模块故障诊断系统131、主电路故障诊断系统132、充电枪故障诊断系统133均采取上述相同的故障诊断流程。
这样，通过构建面向绿色多能源船舶的分布式并行故障诊断系统，采用智能故障诊断算法(置信规则推理)能够实现对关键器件的故障诊断，实现故障地及时定位，避免故障的产生对船舶安全和可靠性的影响。采用基于置信规则推理的智能算法实现故障诊断，能够实现对定性和定量信息的综合利用，并且能够处理故障诊断过程中的多种不确定性。分布式并行故障诊断结构能够降低模型复杂度、实现对单一和耦合并发故障的诊断。
如图5所示，电池模组61～6N故障诊断系统111～11N输出的故障模式置信度分布情况，通过评估证据转换，生成用于评估电池模组健康状态的评估证据E11～E1N，
Figure BDA0003069135320000184
其中，
Figure BDA0003069135320000185
表示第j个健康等级，j＝1,…,D，
Figure BDA0003069135320000186
表示电池模组i为第j个健康等级的信度。根据电池模组61～6N发生故障的严重程度和监测信息采集难易程度确定健康评估证据E11～E1N的重要性因子w11～w1N和可靠性因子r11～r1N，并利用w11～w1N和r11～r1N对E11～E1N进行修正。基于证据推理方法对健康评估证据E11～E1N进行递归正交融合，生成蓄电池系统的健康状态评估结果
Figure BDA0003069135320000187
并将其作为评估混合动力船舶健康状态的评估证据。
类似地，直流母排故障诊断系统121和变流器故障诊断系统122输出的故障模式置信度分布情况通过评估证据转换，生成用于评估直流母排健康状态的评估证据
Figure BDA0003069135320000191
和用于评估变流器健康状态的评估证据
Figure BDA0003069135320000192
根据直流母排和变流器发生故障的严重程度和监测信息采集难易程度确定健康评估证据E21,E22的重要性因子w21,w22和可靠性因子r21,r22，并利用w21,w22和r21,r22对E21,E22进行修正。基于证据推理方法对健康评估证据E21,E22进行递归正交融合，生成直流配电系统的健康状态评估结果
Figure BDA0003069135320000193
并将其作为评估混合动力船舶健康状态的评估证据。
类似地，充电模块故障诊断系统131、主电路故障诊断系统132和充电枪故障诊断系统133输出的故障模式置信度分布情况通过评估证据转换，生成用于评估充电模块健康状态的评估证据
Figure BDA0003069135320000194
用于评估主电路健康状态的评估证据
Figure BDA0003069135320000195
用于评估充电枪健康状态的评估证据
Figure BDA0003069135320000196
根据充电模块、主电路和充电枪发生故障的严重程度和监测信息采集难易程度确定健康评估证据E31,E32,E33的重要性因子w31,w32,w33和可靠性因子r31,r32,r33，并利用w31,w32,w33和r31,r32,r33对E31,E32,E33进行修正。基于证据推理方法对健康评估证据E31,E32,E33进行递归正交融合，生成岸电充电系统的健康状态评估结果
Figure BDA0003069135320000197
并将其作为评估混合动力船舶健康状态的评估证据。
分别根据蓄电池系统、直流配电系统和岸电充电系统的设备构成复杂程度和对船舶运行安全的重要程度确定蓄电池系统、直流配电系统和岸电充电系统健康状态评估证据E1,E2,E3的重要性因子w1,w2,w3和可靠性因子r1,r2,r3。基于证据推理方法对健康评估证据E1,E2,E3进行递归正交融合，生成绿色多能源船舶的健康状态评估结果E＝{(e1,p1),...,(eD,pD)}。
在步骤S120处，通过所述船舶的健康管理系统，采用熵权可拓物元模型，自所述故障诊断系统得到的故障诊断结果中，提取出反映器件健康状态的评估证据，通过证据推理方法实现对器件健康状态的评估，并在所述健康管理系统的分成设置形成的层级式健康评估框架下，对器件健康状态结果进行融合，实现对设备健康状态的评估，进而实现对多能源供电系统对船舶供电的健康评估。
例如：如图6所示，以电池模组61为例，在电池模组61的故障诊断结果向健康评估证据转换过程中，绿色多能源船舶故障诊断结果向健康评估证据转化流程，包括：
步骤21、首先对电池模组61进行任务剖面分析，结合电池模组61的故障模式、影响和危害性分析(FMECA)，确定电池模组61健康状态评估的等级。
具体地，电池组的任务剖面分析即分析：电池组的工作特点、维修方案、工作时间与顺序、所处的环境、保证其功能正常发挥或故障的定义等。电池组的FMECA包括：电池组的功能，失效模式，失效原因，失效产生的影响，可选择的预防措施，失效模式发生的概率，危害度等级等。具体确定方法：对电池组的故障模式进行梳理，判断该故障的产生对电池组完成其正常工作的影响，根据电池组正常工作受影响的程度划分出电池组的健康状态，包括：健康，亚健康，健康预警，不健康。
步骤22、然后将每一故障模式看作电池模组健康评估指标，计算电池模组61每一故障模式的熵权，量化该故障模式在电池模组61健康状态评估中的重要性权重。
具体地，首先选取K个领域内专家或工作人员对每一故障模式进行打分，以表示该故障模式对电池模组健康状态评估的重要性。根据公式(1)对电池模组故障模式(即电池模组健康评估指标)进行标准化处理，得标准化矩阵A，其中元素aik的计算如公式(1)所示。式中xik表示第k个专家对第i个故障模式的评分，i＝1,…,T,k＝1,…,K,T表示故障模式的个数。ximin，ximax分别表示专家对第i个故障模式对健康评估重要性打分的最低分和最高分。
Figure BDA0003069135320000201
下面根据公式(2)-公式(4)，计算该电池模组故障模式(即电池模组健康评估指标)的熵权w＝(w1,...,wT)。
Figure BDA0003069135320000202
Figure BDA0003069135320000203
Figure BDA0003069135320000204
步骤23、基于可拓物元模型的计算方法，计算电池模组61每一故障模式与每一健康状态的关联度。
具体地，用Rj(j＝1,...,J)表示电池模组健康状态评估指标的经典域，J表示电池模组的健康状态数量，Rj如公式(5)所示。
Figure BDA0003069135320000211
以上公式中，Nj为电池模组健康评估的第j个健康状态，ci为第i个电池模组故障模式(即电池模组健康评估指标)，(aji,bji)表示指标ci在第j个健康状态的量值区间，该量值区间由领域内专家确定，且0≤aji≤1，0≤bji≤1，aji≤bji。以电池模组故障模式1热失控故障为例，其划分的经典域R1-R4依次为
[0,0.25),[0.25,0.5),[0.5,0.75),[0.75,1]。
定义第i个故障模式发生的置信度βi到第j个评价等级的量值区间(aji,bji)的距离为：
Figure BDA0003069135320000212
根据公式(6)进一步计算电池模组故障模式与电池模组健康状态的关联度。
Figure BDA0003069135320000213
式中，Kj(βi)表示第i个电池模组故障模式与第j个电池模组健康状态间的关联度，(aPi,bPi)表示ci的总量值区间，显然(aji,bji)∈(aPi,bPi)。
步骤24、进而根据式(7)将每一故障模式的熵权和与每一健康状态的关联度进行加权求和，得到电池模组61第j个健康状态的评估量化值Kj。
Figure BDA0003069135320000214
步骤25、最后对评估量化值进行归一化，即利用归一化公式，得到表征电池模组61的健康状态的评估证据。
电池模组N、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪的故障诊断结果向健康评估证据的转换过程与电池模组61相似，在此不再详细描述。
这样，采用熵权可拓物元模型能够对故障诊断结果进一步利用，从中提取出反映器件健康状态的评估证据，通过证据推理方法实现对器件健康状态的评估，并在“器件-设备-系统”层级式健康评估框架下，对器件健康状态结果进行融合，实现对设备健康状态的评估，类似地，进而实现对绿色多能源船舶的健康评估。
由于本实施例的方法所实现的处理及功能基本相应于前述船舶的实施例、原理和实例，故本实施例的描述中未详尽之处，可以参见前述实施例中的相关说明，在此不做赘述。
经大量的试验验证，采用本实施例的技术方案，通过针对绿色多能源动力系统的能量控制和健康管理系统，保证船舶在不同工况、不同负载的情况下，各个动力源的协调工作和合理输出，实现功率的削峰填谷，大大降低船舶靠港期间的污染物排放量，实现节能减排。
综上，本领域技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述多能源供电系统，是以基于混合能源为动力源的供电系统；所述混合能源，包括：两种以上能源中的任一种能源或任几种能源；
所述船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，包括：能量控制系统和健康管理系统；其中，
所述能量控制系统，被配置为在不同工况和/或不同负载的情况下，对所述多能源供电系统中的混合能源之间的运行情况进行协调配合，以实现混合能源中各能源的协同工作；
所述健康管理系统，被配置为对所述多能源供电系统中混合能源的设备状态进行监测，根据监测得到的混合能源的设备状态对所述混合能源的故障进行辨识和定位。
2.根据权利要求1所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述能量控制系统，包括：能量管理系统(1)、功率控制系统(2)和电池管理系统(3)；
其中，
所述能量管理系统(1)，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配；
所述功率控制系统(2)，与船舶供电设备的推进系统相连接，被配置为推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统(1)进行信息交互，提供推进功率信息；
所述电池管理系统(3)，位于所述多能源供电系统的电池舱，分别与所述多能源供电系统中的动力源和直流配电系统相连接，被配置为针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统(1)进行信息交互。
3.根据权利要求2所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述能量管理系统(1)，包括：主控制器(11)、能源动力源子控制器、直流配电系统子控制器(13)、推进系统子控制器(14)和其他负载子控制器(15)；所述能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器(13)、所述推进系统子控制器(14)和所述其他负载子控制器(15)，分别连接至所述主控制器(11)；
其中，所述能量管理系统(1)，管理所述多能源供电系统中直流母线上连接的各储能系统、发电系统、推进器和日用电网负载之间能量的转换，监测和控制船舶供电设备的能量分配，包括：
所述能源动力源子控制器、所述直流配电系统子控制器(13)、所述推进系统子控制器(14)和所述其他负载子控制器(15)，接收所述电池管理系统(3)上传的电力参数信息和电池信息，并接收所述功率控制系统(2)上传的功率信息，对所述电力参数信息、所述电池信息和所述功率信息进行分析，得到分析结果；并根据所述分析结果发出控制命令，以控制船舶供电设备的混合能源中相应能源的起动或停止、并网或脱网，以及确定所述功率控制系统(2)所控制的船舶供电设备的推进系统的功率限制和负载切除中的至少之一。
4.根据权利要求3所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述功率控制系统(2)，包括：主推进系统机旁箱(22)，主推进系统遥控面板(23)，主推进系统显示面板(24)和遥控系统中控箱(21)；
所述主推进系统机旁箱(22)、所述主推进系统遥控面板(23)和所述主推进系统显示面板(24)，分别与所述遥控系统中控箱(21)相连；
其中，
所述功率控制系统(2)，推进所述船舶供电设备的推进系统的负荷的调速和功率限制，并与所述能量管理系统(1)进行信息交互，提供推进功率信息，包括：
通过所述主推进系统机旁箱(22)、所述主推进系统遥控面板(23)和所述主推进系统显示面板(24)，接收使用者的控制指令并传递给所述能量管理系统(1)，通过所述能量管理系统(1)对所述能量管理系统(1)中的直流配电系统子控制器(13)进行控制。
5.根据权利要求3所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述能量管理系统(1)中的能源动力源子控制器，包括：蓄电池能量管理系统子控制器和燃料电池能量管理系统子控制器；
所述电池管理系统(3)，包括：蓄电池电池管理系统(31)和燃料电池管理系统(32)；所述蓄电池电池管理系统(31)和所述燃料电池管理系统(32)，分别与所述蓄电池能量管理系统子控制器和所述燃料电池能量管理系统子控制器连接；
其中，所述电池管理系统(3)，针对所述多能源供电系统的混合能源中的蓄电池和燃料电池，进行参数测量、状态监控和安防控制，并与所述能量管理系统(1)进行信息交互，包括：
采集船舶供电设备的混合能源中蓄电池和燃料电池的电池状态参数，并传递至所述能量管理系统(1)；通过所述能量管理系统(1)，对船舶供电设备的混合能源中蓄电池所在的蓄电池系统和燃料电池所在的燃料电池系统进行控制。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述健康管理系统，包括：船舶供电设备的故障诊断系统，以及船舶供电设备的健康评估系统；其中，
所述故障诊断系统，被配置为对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果；所述故障诊断结果，包括：故障模式及其对应的置信度；
所述健康评估系统，被配置为根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估。
7.根据权利要求6所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述故障诊断系统，包括：蓄电池系统故障诊断系统(41)，直流配电系统故障诊断系统(42)，充电系统故障诊断系统；
其中，
所述蓄电池系统故障诊断系统(41)，包括：针对船舶供电设备的混合能源中蓄电池系统中的每个电池模组，设置有每个电池模组的故障诊断系统；
所述直流配电系统故障诊断系统(42)，包括：直流母排故障诊断系统(121)、变流器故障诊断系统(122)；
所述充电系统故障诊断系统，包括：充电模块故障诊断系统(131)、主电路故障诊断系统(132)、充电枪故障诊断系统(133)；
所述故障诊断系统，对船舶供电设备中不同系统的不同器件进行故障诊断，得到故障诊断结果，包括：
所述每个电池模组的故障诊断系统、所述直流母排故障诊断系统(121)、变流器故障诊断系统(122)、所述充电模块故障诊断系统(131)、所述主电路故障诊断系统(132)、所述充电枪故障诊断系统(133)，采用分布式并行结构设置，且彼此独立平行运行，对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障模式进行辨识，实现对船舶供电设备中不同系统的不同器件的故障诊断。
8.根据权利要求7所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统，其特征在于，所述健康评估系统，包括：蓄电池系统健康评估系统、直流配电系统健康评估系统(52)、充电系统健康评估系统、电池模组健康评估系统，直流母排健康评估系统(221)、变流器健康评估系统(222)、充电模块健康评估系统(231)、主电路健康评估系统(232)、充电枪健康评估系统(233)；
所述蓄电池系统健康评估系统、所述直流配电系统健康评估系统(52)、所述充电系统健康评估系统，与所述电池模组健康评估系统，以及与所述直流母排健康评估系统(221)、所述变流器健康评估系统(222)、所述充电模块健康评估系统(231)、所述主电路健康评估系统(232)和所述充电枪健康评估系统(233)之间，分层设置；
其中，
所述健康评估系统，根据所述故障诊断结果，对船舶供电设备的健康状态进行评估，包括：
基于所述故障诊断系统中电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪故障诊断系统的故障诊断结果，实现对电池模组、直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪的健康评估；基于所述健康评估系统的评估结果，实现对蓄电池系统、直流配电系统、岸电充电系统的健康评估，最终基于健康评估系统的评估结果，实现对多能源供电系统的健康评估。
9.一种船舶，其特征在于，包括：如权利要求1至8中任一项所述的船舶多能源供电系统的能量和健康管控系统。
10.一种如权利要求9所述的船舶的供电管控方法，其特征在于，包括：
通过所述船舶的故障诊断系统，基于预设的置信规则推理诊断模型，分别对电池模组，直流母排、变流器、充电模块、主电路、充电枪进行故障模式辨识；
通过所述船舶的健康管理系统，采用熵权可拓物元模型，自所述故障诊断系统得到的故障诊断结果中，提取出反映器件健康状态的评估证据，通过证据推理方法实现对器件健康状态的评估，并在所述健康管理系统的分成设置形成的层级式健康评估框架下，对器件健康状态结果进行融合，实现对设备健康状态的评估，进而实现对多能源供电系统对船舶供电的健康评估。
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