一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法与流程

1.本发明涉及海上风电运维技术领域，尤其是一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法。


背景技术：

2.海上风电具有无人值守，24小时自动运行和岸上远程监控等特点和优势，但是由于海上风电的遍布分散性、海上海况的变幻以及现有运维船单一等多重因素的影响，现有技术中海上风电的运维成本很高。
3.现有的运维船基本为传统船舶，其在出现复杂海况时就无法出航，造成风电维护的不及时、不可达，就算勉强出航也存在船只、设备损坏甚至人员伤亡的较大潜在风险；并且，现有技术中亦无法在多条船舶和运维风电之间进行有效可靠地协调调度，还存在船舶利用效率低下的问题。


技术实现要素：

4.本技术人针对上述现有生产技术中的缺点，提供一种结构合理的由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，从而构建起集运维信息收集、控制和指挥等为一体的海上风电运维平台，并能够快速规划运维调度，极大地提高船舶的利用率，降低了运维成本。
5.本发明所采用的技术方案如下：
6.一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，所述海上风电运维平台中的运维船类型包括有双体船母船、双体船子船、槽道舟；
7.所述调度方法包括如下步骤：
8.步骤一：将海上风电运维平台中的双体船母船作为控制中心，由控制中心实时接收运维船状态、位置信息和风机故障、位置信息；
9.步骤二：根据风机故障获取分析运维需要的有效载荷，根据运维船位置、风机位置以及双体船母船位置获取运维船与风机之间实时的维护距离l
cf
、回程目的地与风机之间的返回距离l
df
；
10.步骤三：由双体船母船根据波高和有效载荷信息，分析获取优先出航的运维船类型；
11.步骤四：获取优先出航的运维船类型中涉及的所有船只的剩余油量，由剩余油量获取对应船只的实际航程sc；
12.步骤五：将步骤四中的实际航程sc与步骤二中的维护距离l
cf
、返回距离l
df
进行计算分析，确保对应船只在对故障风机进行维护后，能够回到预设的回程目的地，从而选定出航运维的船只；
13.步骤六：若步骤三中获取的优先出航的运维船类型为槽道舟或是双体船子船，相应运维船类型中的所有船只在经由步骤五计算分析后，均无法回到预设的回程目的地，则
将优先出航的运维船类型进行升级更新，包括将槽道舟升级为双体船子船、将双体船子船升级为双体船母船，重复步骤四至步骤六；若优先出航的运维船类型已经为双体船母船，双体船母船在经由步骤五计算分析后无法回到预设的回程目的地，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备。
14.作为上述技术方案的进一步改进：
15.步骤三中在分析获取优先出航的运维船类型中，若波高》母船波高h1、有效载荷》母船载荷g1中任一项满足时，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备风机故障情况；若波高在母船波高h1以下，有效载荷在母船载荷g1以下，则由双体船母船进行运维规划，以获取优先出航的运维船类型；其中母船波高h1为双体船母船的极限波高，母船载荷g1为双体船母船的极限有效载荷。
16.所述双体船母船的极限波高为3米，极限有效载荷为800吨。
17.由双体船母船进行运维规划的具体步骤为：
18.第一步：当有效载荷≥子船载荷g2、波高≥子船波高h2，两个参数条件中任意一个满足时，双体船母船为优先出航的运维船类型；子船载荷g2、子船波高h2分别为单条双体船子船的极限有效载荷和极限波高；
19.第二步：当有效载荷在舟载荷g
3-子船载荷g2范围内，且波高《子船波高h2时，双体船子船为优先出航的运维船类型；舟载荷g3为单条槽道舟的极限有效载荷；
20.第三步：在有效载荷《舟载荷g3的情况下，若波高在舟波高h
3-子船波高h2范围内，则双体船子船为优先出航的运维船类型，若波高《舟波高h3，则槽道舟为优先出航的运维船类型；舟波高h3为单条槽道舟的极限波高；
21.完成对于优先出航的运维船类型的判断。
22.所述双体船子船的极限有效载荷为30吨，极限波高为2.5米；所述槽道舟的极限有效载荷为1.4吨，极限波高为1.25米。
23.对于双体船母船而言，回程目的地为地面总控中心，对于双体船子船和槽道舟而言，回程目的地为双体船母船。
24.所述海上风电运维平台中包括有一条双体船母船，并配备四条双体船子船；由双体船母船对双体船子船实施补给，所述槽道舟吊装于相应双体船子船或双体船母船上。
25.步骤五中，当实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
满足如下关系时：
26.sc≥2l
cf
+l
df
；
27.判断对应船只能够回到预设的回程目的地。
28.在优先出航的运维船类型中，满足实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
之间关系式的对应船只数量为零个、一个或是两个以上。
29.本发明的有益效果如下：
30.本发明结构紧凑、合理，操作方便，以双体船母船为中心驻守于海上预设位置，结合多条双体船子船、槽道舟构建成海上风电运维平台，集运维信息收集、控制和指挥为一体，具备全天候、全地域的运维能力以及顺畅的物流和仓储能力，满足近距离、快速应急和检测维修的需求，并能够基于实时信息参数，由海上风电运维平台进行快速规划和运维调度，以准确、及时地对故障风机进行运维，极大地提高船舶的利用率，降低了运维成本。
附图说明
31.图1为本发明调度方法的流程示意图。
具体实施方式
32.下面结合附图，说明本发明的具体实施方式。
33.如图1所示，本实施例的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，海上风电运维平台中的运维船类型包括有双体船母船、双体船子船、槽道舟；
34.调度方法包括如下步骤：
35.步骤一：将海上风电运维平台中的双体船母船作为控制中心，由控制中心实时接收运维船状态、位置信息和风机故障、位置信息；
36.步骤二：根据风机故障获取分析运维需要的有效载荷，根据运维船位置、风机位置以及双体船母船位置获取运维船与风机之间实时的维护距离l
cf
、回程目的地与风机之间的返回距离l
df
；
37.步骤三：由双体船母船根据波高和有效载荷信息，分析获取优先出航的运维船类型；
38.在分析获取优先出航的运维船类型中，若波高》母船波高h1、有效载荷》母船载荷g1中任一项满足时，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备风机故障情况；若波高在母船波高h1以下，有效载荷在母船载荷g1以下，则由双体船母船进行运维规划，以获取优先出航的运维船类型；其中母船波高h1为双体船母船的极限波高，母船载荷g1为双体船母船的极限有效载荷。
39.由双体船母船进行运维规划的具体步骤为：
40.第一步：当有效载荷≥子船载荷g2、波高≥子船波高h2，两个参数条件中任意一个满足时，双体船母船为优先出航的运维船类型；子船载荷g2、子船波高h2分别为单条双体船子船的极限有效载荷和极限波高；
41.第二步：当有效载荷在舟载荷g
3-子船载荷g2范围内，且波高《子船波高h2时，双体船子船为优先出航的运维船类型；舟载荷g3为单条槽道舟的极限有效载荷；
42.第三步：在有效载荷《舟载荷g3的情况下，若波高在舟波高h
3-子船波高h2范围内，则双体船子船为优先出航的运维船类型，若波高《舟波高h3，则槽道舟为优先出航的运维船类型；舟波高h3为单条槽道舟的极限波高；
43.完成对于优先出航的运维船类型的判断。
44.步骤四：获取优先出航的运维船类型中涉及的所有船只的剩余油量，由剩余油量获取对应船只的实际航程sc；
45.步骤五：将步骤四中的实际航程sc与步骤二中的维护距离l
cf
、返回距离l
df
进行计算分析，确保对应船只在对故障风机进行维护后，能够回到预设的回程目的地，从而选定出航运维的船只；
46.当实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
满足如下关系时：
47.sc≥2l
cf
+l
df
；
48.判断对应船只能够回到预设的回程目的地。
49.在优先出航的运维船类型中，满足实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
之间关系
式的对应船只数量为零个、一个或是两个以上中的一种。
50.步骤六：若步骤三中获取的优先出航的运维船类型为槽道舟或是双体船子船，相应运维船类型中的所有船只在经由步骤五计算分析后，均无法回到预设的回程目的地，即为零个，则将优先出航的运维船类型进行升级更新，包括将槽道舟升级为双体船子船、将双体船子船升级为双体船母船，重复步骤四至步骤六；若优先出航的运维船类型已经为双体船母船，双体船母船在经由步骤五计算分析后无法回到预设的回程目的地，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备。
51.步骤五中，在优先出航的运维船类型中，满足实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
之间关系式的对应船只数量为零个时，则根据步骤六中对运维船类型进行升级或是无法进行运维调度；对应船只数量为一个时，该船只即为选定的出航运维船只；对应船只数量为两个以上时，其中任意一个船只均可作为选定的出航运维船只。
52.对于双体船母船、双体船子船、槽道舟而言，具体指标如下：
[0053][0054]
如上述表格所示：
[0055]
3吨级的槽道舟的技术指标是：在三级海况下高速航行，在四级海况下能安全航行，续航力200海里。槽道舟处于中国船级社ccs规定的近海营运限制范围，槽道舟的极限有效载荷为1.4吨，极限波高为1.25米；
[0056]
330吨级小水线面双体运维船(双体船子船)的技术指标是：适合近海航区，在四级海况下能安全航行，续航力500海里。小水线面双体船子船处于中国船级社ccs规定的近海营运限制范围，双体船子船的极限有效载荷为30吨，极限波高为2.5米；
[0057]
4000吨级小水线面双体运维船(双体船母船)的技术指标是：在60海里以外200海里以内南海进行海上风机进行运维服务，具备五级海况正常作业，满足七级海况安全航行的能力，续航力大于5000海里，自持力大于30天；双体船母船的极限波高为3米，极限有效载荷为800吨。
[0058]
如上表格所示，双体船母船的续航力为12038公里，在母船中心获取到风机故障信息时，若该故障风机的位置对于双体船母船而言，由2l
cf
+l
df
所获得的的航程信息大于其最大续航力12000公里时，则可以直接判断风电运维平台无法对该故障风机进行运维，而需要向上报备至地面总控中心。
[0059]
在工作模式下，对于双体船母船而言是驻守于海上预设位置处的，双体船母船的回程目的地为地面总控中心，对于双体船子船和槽道舟而言，回程目的地为双体船母船。
[0060]
海上风电运维平台中包括有一条双体船母船，并配备四条双体船子船，以及若干条槽道舟；由双体船母船对双体船子船实施补给，槽道舟吊装于相应双体船子船或双体船
母船上。
[0061]
在双体船母船锚泊定位的情况下，可以系固四条双体船子船，双体船母船可以对双体船子船实施补给。
[0062]
本发明中，以双体船母船为中心驻守于海上预设位置，结合多条双体船子船、槽道舟构建成海上风电运维平台，集运维信息收集、控制和指挥为一体，具备全天候、全地域的运维能力以及顺畅的物流和仓储能力，满足近距离、快速应急和检测维修的需求，并能够基于实时信息参数，由海上风电运维平台进行快速规划和运维调度。
[0063]
以海上风电运维平台中包含有一条双体船母船、四条双体船子船、四条槽道舟为例；在下述运维情景中进行调度说明。
[0064]
情景一：故障风机一处，需要25吨有效载荷的船只进行运维，运维路径上浪高2米；根据步骤三，获取优先出航的运维船类型为：子船优先；
[0065]
当前实时状态下，母船、各条双体船子船的l
cf
、l
df
、sc分别如下表所示：
[0066]
‑‑‑
母船子船a子船b子船c子船dl
cf
1005270102245l
df
4667012555180sc101006202503005002l
cf
+l
df
666174265259670sc大？是是否是否
[0067]
在四条子船中，子船a和子船c的实际航程sc、维护距离l
cf
、返回距离l
df
满足关系式sc≥2l
cf
+l
df
，因此，该情景下可以从子船a和子船c中任选一条出行对故障风机一进行运维。
[0068]
情景二：故障风机二处，需要1.1吨有效载荷的船只进行运维，运维路径上浪高1米；根据步骤三，获取优先出航的运维船类型为：槽道舟优先；
[0069]
当前实时状态下，母船、各条双体船子船、槽道舟的l
cf
、l
df
、sc分别如下表所示：
[0070]
‑‑‑
母船子船a子船b子船c子船d舟a舟b舟c舟dl
cf
(km)20020060152801306520035l
df
(km)46670125551801507018090sc(km)101006202503005003701803001002l
cf
+l
df
866470245359340410200580160sc大？是是是否是否否否否
[0071]
在四条槽道舟中，均不满足关系式sc≥2l
cf
+l
df
，因此，将船型升级为双体船子船；此时，子船a、子船b、子船d的l
cf
、l
df
、sc满足关系式sc≥2l
cf
+l
df
，则从中任选一条出行对故障风机二处进行运维。
[0072]
情景三：故障风机三处，需要2吨有效载荷的船只进行运维，运维路径上浪高3.5米；根据步骤三，浪高超出了母船波高h1＝3米，当前无法进行运维，由母船与地面总控中心报备故障风机三的情况，并可在浪高下降稳定之后，再次进行运维调度分析。
[0073]
情景四：故障风机四处，需要45吨有效载荷的船只运行运维，运维路径上浪高0.9米；根据步骤三，有效载荷45吨超出了子船载荷g2，由双体船母船为优先出航的运维船类型；若母船l
cf
为330km，l
df
为500km，sc为1900km，则2l
cf
+l
df
为1160km，满足关系式sc≥2l
cf
+l
df
，由母船对故障风机四进行运维；
[0074]
情景五：在情景四的基础上，若母船的sc为1000km，则不满足关系式sc≥2l
cf
+l
df
，说明由母船对该故障风机进行运维油量不足，此时由母船与地面总控中心报备，视情况决定是否为母船加油。
[0075]
本发明构建了海上风电运维平台，其能够进行快速规划和运维调度，以准确、及时地对故障风机进行运维，极大地提高船舶的利用率，降低了运维成本。
[0076]
以上描述是对本发明的解释，不是对发明的限定，本发明所限定的范围参见权利要求，在本发明的保护范围之内，可以作任何形式的修改。

技术特征：
1.一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：所述海上风电运维平台中的运维船类型包括有双体船母船、双体船子船、槽道舟；所述调度方法包括如下步骤：步骤一：将海上风电运维平台中的双体船母船作为控制中心，由控制中心实时接收运维船状态、位置信息和风机故障、位置信息；步骤二：根据风机故障获取分析运维需要的有效载荷，根据运维船位置、风机位置以及双体船母船位置获取运维船与风机之间实时的维护距离l
cf
、回程目的地与风机之间的返回距离l
df
；步骤三：由双体船母船根据波高和有效载荷信息，分析获取优先出航的运维船类型；步骤四：获取优先出航的运维船类型中涉及的所有船只的剩余油量，由剩余油量获取对应船只的实际航程s
c
；步骤五：将步骤四中的实际航程s
c
与步骤二中的维护距离l
cf
、返回距离l
df
进行计算分析，确保对应船只在对故障风机进行维护后，能够回到预设的回程目的地，从而选定出航运维的船只；步骤六：若步骤三中获取的优先出航的运维船类型为槽道舟或是双体船子船，相应运维船类型中的所有船只在经由步骤五计算分析后，均无法回到预设的回程目的地，则将优先出航的运维船类型进行升级更新，包括将槽道舟升级为双体船子船、将双体船子船升级为双体船母船，重复步骤四至步骤六；若优先出航的运维船类型已经为双体船母船，双体船母船在经由步骤五计算分析后无法回到预设的回程目的地，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备。2.如权利要求1所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：步骤三中在分析获取优先出航的运维船类型中，若波高>母船波高h1、有效载荷>母船载荷g1中任一项满足时，则无法进行运维调度，由双体船母船与地面总控中心报备风机故障情况；若波高在母船波高h1以下，有效载荷在母船载荷g1以下，则由双体船母船进行运维规划，以获取优先出航的运维船类型；其中母船波高h1为双体船母船的极限波高，母船载荷g1为双体船母船的极限有效载荷。3.如权利要求2所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：所述双体船母船的极限波高为3米，极限有效载荷为800吨。4.如权利要求2所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：由双体船母船进行运维规划的具体步骤为：第一步：当有效载荷≥子船载荷g2、波高≥子船波高h2，两个参数条件中任意一个满足时，双体船母船为优先出航的运维船类型；子船载荷g2、子船波高h2分别为单条双体船子船的极限有效载荷和极限波高；第二步：当有效载荷在舟载荷g
3-子船载荷g2范围内，且波高<子船波高h2时，双体船子船为优先出航的运维船类型；舟载荷g3为单条槽道舟的极限有效载荷；第三步：在有效载荷<舟载荷g3的情况下，若波高在舟波高h
3-子船波高h2范围内，则双体船子船为优先出航的运维船类型，若波高<舟波高h3，则槽道舟为优先出航的运维船类型；舟波高h3为单条槽道舟的极限波高；完成对于优先出航的运维船类型的判断。
5.如权利要求4所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：所述双体船子船的极限有效载荷为30吨，极限波高为2.5米；所述槽道舟的极限有效载荷为1.4吨，极限波高为1.25米。6.如权利要求1所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：对于双体船母船而言，回程目的地为地面总控中心，对于双体船子船和槽道舟而言，回程目的地为双体船母船。7.如权利要求1所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：所述海上风电运维平台中包括有一条双体船母船，并配备四条双体船子船；由双体船母船对双体船子船实施补给，所述槽道舟吊装于相应双体船子船或双体船母船上。8.如权利要求1所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：步骤五中，当实际航程s
c
、维护距离l
cf
、返回距离l
df
满足如下关系时：s
c
≥2l
cf
+l
df
；判断对应船只能够回到预设的回程目的地。9.如权利要求8所述的一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，其特征在于：在优先出航的运维船类型中，满足实际航程s
c
、维护距离l
cf
、返回距离l
df
之间关系式的对应船只数量为零个、一个或是两个以上。

技术总结
本发明涉及一种由高性能船舶构建的海上风电运维平台的调度方法，运维船类型包括双体船母船、双体船子船、槽道舟，将双体船母船作为控制中心，由控制中心实时接收运维船状态、位置信息和风机故障、位置信息，根据风机故障获取分析运维需要的有效载荷，根据运维船位置、风机位置以及双体船母船位置获取运维船与风机之间实时的维护距离、回程目的地与风机之间的返回距离；由双体船母船根据波高和有效载荷信息，分析获取优先出航的运维船类型，并结合运维船的实际航程进一步判断，最终选定出航运维的船只，从而构建起集运维信息收集、控制和指挥等为一体的海上风电运维平台，并能够快速规划运维调度，极大地提高船舶的利用率，降低了运维成本。了运维成本。了运维成本。


技术研发人员：侯小军 倪其军 郭昂 承涵 郭卫杰 纪肖 蒋昌师 周谦
受保护的技术使用者：中国船舶科学研究中心
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/5/30