用于控制船舶中的能量消耗的方法和装置制造方法及图纸

公开了一种用于控制船舶中的能量消耗的装置和方法，该船舶具有多个能量消耗用户和燃料消耗引擎。根据本发明专利技术，该装置包括：航行管理工具(2)，用于计划用于船舶的路线并且用于估计路线上的能量消耗；能量管理工具(10)，用于预测能量消耗；以及控制工具(30)，用于管理路线上的能量平衡。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在船舶中的能量管理和监视的方法和装置。
技术介绍
在船舶中，为了向推进单元或者船上的其它设备生成动力所需要的能量可以存入船舶中。在远洋船中，使用燃料(如石油)作为能源，并且使用柴油机作为主引擎。在大型船舶中，可以有旋转船只的发电机或者主要推进器的若干柴油机。在海港中或者在航行期间通过燃料油轮向船舶递送燃料。也已经使用其它初级能源，比如液体天然气。已经连续调整、控制和监视动力产生和推进系统以实现最优效率。动力控制是控制系统的基本部分以便增进系统的结果。类似地，使用可用电能和/或初级能源控制推进系统以产生所需动力。在实践中，能量的充足性尚未如设备及其控制系统的效率那样关键。单独设备的动力控制对高效和经济地消耗能量的提供了良好的结果。这对于个别推进单元、抽运设备、照明和加热器材而言有效。可以并行和同时使用更多不同种类的初级能源。可以有不同种类的燃料可用，并且可以有根据所需动力需求来并行或者依次驱动的若干柴油引擎。所有这一种类的因素以及燃料的价格、燃料的质量和燃料的可用性对船舶的总能量效率具有影响。公布的美国专利申请US2010/0023239公开一种通过基于影响动力子系统的一个或者多个操作条件优化相应的依赖于需求的操作特性来确定对动力子系统的动力需求的动力需求管理方法。
技术实现思路
本专利技术的目的是创造一种用于能量管理的新方法，该方法产生高能量效率并且考虑依赖于初级能源或者与船舶中的总能量效率具有背景关系的参数。这一目的由在权利要求I中和在权利要求15中限定的特征实现。在从属权利要求中限定其它优选实施例。根据本专利技术，用于控制船舶中的能量消耗的方法，该船舶具有多个能量消耗用户和燃料消耗引擎，其中能量消耗用户划分成至少第一和第二用户组，每个用户组具有他们自己的能量需求和能量特性，该方法包括以下步骤通过至少计算船舶在用于船舶的路线上面临的外力，考虑天气预报、海流、海水深度这些多个项中的一个或者若干项来计划该路线；估计用于路线上的每个用户组的能量消耗；考虑每个消耗者的燃料类型、燃料价格、排放目标、效率这些第二多个项中的一个或者若干项来预测用于每个用户组的能量消耗；并且在路线期间管理在用户组之间的能量平衡。根据本专利技术的装置控制船舶中的能量消耗，该船舶具有多个能量消耗用户和燃料消耗引擎，其中能量消耗用户划分成至少第一和第二用户组，每个用户组具有他们自己的能量需求和能量特性。该装置包括航行管理工具(2)，用于通过至少计算船舶在用于所述船舶的路线上面临的外力，考虑天气预报、海流、海水深度这些多个项中的一个或者若干项来计划所述路线，并且用于估计用于路线上的每个用户组的能量消耗；能量管理工具(10)，其用于考虑每个消耗者的燃料类型、燃料价格、排放目标、效率这些第二多个项中的一个或者若干项来预测用于每个用户组的能量消耗；以及控制工具(30)，用于在路线期间管理在用户组之间的能量平衡。本专利技术基于如下思想不同能量消耗者例如在它们的可控性方面、在它们的能量变化方面以及在它们在船只的不同操作模式中的动力需求和能量需求方面具有不同特性。不同操作模式，比如在海港中驱动、外海驱动或者操控驱动，具有不同种类的需求。本专利技术在限定总能量消耗时和在调整在消耗设备之间的能量平衡或者能量分布时利用这一观察。基本上，船只中的能量消耗设备可以划分成两个类别。第一类别可以称为推进能量，该类别的职责是将船只从出发港口移动和引导至目的地港口。第二类别可以称为非推进能量或者基本负载，该类别包括完全或者至少部分独立于船只的移动或者推进、驾驶或操纵的要求在船上一直运行的若干能量消耗设备。在原理上，基本负载是连续负载并且需要一定数量的燃料以形成能量并且生成动力以满足它的需求。然而基本负载需求连续变化，因为环境境况对它有影响并且因为船只的操作模式对基本负载有影响。此外，基本负载包括可以在节能模式中短暂或者甚至较长时间段驱动的能量消耗设备。可以在需要辅助的动力用于推进或者驾驶时关断这些负载。本专利技术公开一种用于控制船舶中的能量消耗的方法，该船舶具有多个能量消耗用户和燃料消耗引擎，该方法包括用于以下操作的步骤通过至少计算船舶在用于所述船舶的路线上面临的外力，考虑天气预报、海流这些多个项中的一个或者若干项来计划该路线；估计路线上的能量消耗；考虑每个消耗者的燃料类型、燃料价格、排放目标、效率这些第二多个项中的一个或者若干项来预测能量消耗；并且管理路线上的能量平衡和/或负载削减(load shedding)。根据本专利技术的一个优选实施例，第一用户组包括推进或者驾驶设备，并且第二用户组包括非推进设备。根据本专利技术的另一优选实施例，至少第二用户组能够存储能量。非推进负载可以包括可以在即将到来和预测的能量需求增长之前驱动至上限的冷却或者通风系统。在高能量需求期间，应当在已经达到可允许限制之前关断通风或者其它能量消耗设备。通过这一方式，有可能避免启动附加柴油机。根据本专利技术的另一优选实施例，在路线期间连续更新能量平衡。考虑变化的境况。在更新能量平衡时利用测量数据和历史数据。一个优选实施例还包括用于优化/优化引擎的启动的步骤。产生所需能量，从而避免不必要的启动。这可以例如通过短时期关断不必要的负载并且存储能量来完成。另外，预测将来的能量需求，并且控制第二用户组以在动力需求增加之前存储能量。另一优选实施例还包括优化引擎的操作小时。又一优选实施例包括用于在管理能量平衡时最小化燃料成本的步骤。又一优选实施例包括用于显示和监视能量平衡的步骤。人员可以在控制设备时使用更新的信息。在又一优选实施例中，在预测和估计能量消耗时测量项的当前值并且将其与对应值的历史数据进行比较。根据本专利技术的另一优选实施例，路线覆盖从出发港口到目的地港口的航行。这给予能量平衡的总览并且将在改变出现时被更新。根据本专利技术的另一优选实施例，路线覆盖具有实质上恒定境况，比如操作模式和环境境况的部分行程。根据本专利技术的另一优选实施例，考虑主导和将来部分行程的境况。优化基本负载或非推进负载，从而船上能量产生作为整体在与推进负载需求结合时是经济的。附图说明将参照附图借助本专利技术的实施例具体描述本专利技术，其中-图1示出了本专利技术实施例的框图，-图2示出了船只的动力需求图形；以及-图3示出了方法的流程图。具体实施例方式图1以框图示出了本专利技术的一个实施例。如后文将更具体描述的，该图由代表机器或控制设备或数据存储和数据处理的区块构成。来自区块的箭头描述讨论的区块的输出，并且去往区块的箭头描述讨论的区块的输入。去往特定区块的输入箭头传送装置以外的输入数据或者来自另一个区块的输出数据。来自特定区块的输出传送装置以外的输出数据或者去往另一个区块的输入数据。在航行管理工具2中，计算基本能量消耗估计。备选地，在另一操作条件优化工具中计算基本量消耗估计。工具2优选地是在其中完成航行路线计划的外部工具。向航行管理工具2输入天气和路线信息4。这一天气和路线信息4例如包括天气预报、海流和可以按照合理概率预测的其它数据。港口数据6是至航行管理工具2的另一输入并且提供关于起点A的港口、目标点B的港口和在A与B之间的任何中间港口的可用信息。港口数据6也包括与讨论的港口有关的信息。航行管理工具2创建考虑输入数据的路线计划并且计算船舶将在从点A到点B的完整航行期间面临的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.06.24 EP 10167129.51.一种用于控制船舶中的能量消耗的方法，所述船舶具有多个能量消耗用户和燃料消耗引擎，其中能量消耗用户划分成至少第一和第二用户组，每个用户组具有他们自己的能量需求和能量特性，所述方法包括以下步骤 -通过至少计算所述船舶在用于所述船舶的路线(50)上面临的外力，考虑天气预报、海流、海水深度这些多个项中的一个或者若干项来计划所述路线， -估计用于所述路线上的每个用户组的能量消耗(52)， -考虑每个消耗者的燃料类型、燃料价格、排放目标、效率这些第二多个项中的一个或者若干项目预测用于每个用户组的能量消耗(54)，以及 -在所述路线期间管理在所述用户组之间的能量平衡(56)。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述第一用户组包括推进或者驾驶设备，并且所述第二用户组包括非推进设备。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于至少所述第二用户组存储能量。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于预测将来的所述能量需求并且控制所述第二用户组以在动力需求增加之前存储能量。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在所述路线期间连续更新所述能量平衡。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于在管理所述能量平衡时利用动力系统的负载削减。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于预报和/或优化所述引擎的启动。8.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·贝格曼，JE·拉桑昂，
申请(专利权)人：ABB有限公司，
类型：
国别省市：