一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113822578A(43)申请公布日2021.12.21(21)申请号202111117258.6(22)申请日2021.09.23(71)申请人大连海事大学地址116026辽宁省大连市高新园区凌海路1号(72)发明人单麒赫张裕欣滕菲宋晶张玉喜李铁山吕东昕王建元(74)专利代理机构大连东方专利代理有限责任公司21212代理人李馨(51)Int.Cl.G06Q10/06(2012.01)G06Q50/06(2012.01)G06Q10/04(2012.01)H02J4/00(2006.01)权利要求书2页说明书10页附图5页(54)发明名称一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法(57)摘要本发明提供一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法，当船舶离港期间，港口综合能源系统内部进行能量管理；当船舶进岸靠港停留期间，将船舶视为移动电源，将其作为额外的供电设备参与至港口综合能源系统中，从而实现能源的充分利用。本发明针对船舶航行期间的集中式能量管理模式基于动态规划方法对其能量管理问题进行求解，基于船舶航行期间港口综合能源系统的分布式能量管理模式和船舶靠港期间协同考虑船舶与港口综合能源系统模式则采用分布式交替乘子算法对其进行优化调度。本发明可在保证船舶与港口综合能源系统安全可靠运行的同时提升能源利用效率，进而降低“港口圈”对于传统能源的需求，最终实现经济效益与环境效益的双重提升。CN113822578ACN113822578A权利要求书1/2页1.一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法，基于船舶港口综合能源系统实现，所述船舶港口综合能源系统包括船舶综合能源系统和港口综合能源系统，所述船舶综合能源系统包括船载内燃机电热综合供能系统、船载光伏供电系统、船载能源存储系统、船载储能控制器、船舶直流母线排、船舶热力网以及若干路输电系统；所述港口综合能源系统包括港口内燃机电热综合供能系统、港口光伏供电系统、港口风机供电系统、港口能源存储系统、港口储能控制器、港口直流母线排、港口热力网以及若干路输电系统；其特征在于，所述方法包括以下步骤：S1、判断此时港口内是否有船舶靠港，并基于船舶靠港情况判定此时船舶作业状态，根据船舶作业状态确定船舶港口综合能源系统能源管理模式，其中，船舶港口综合能源系统能源管理模式包括无船舶靠港的港口综合能源系统模式、无船舶靠港的船舶综合能源系统模式和有船舶靠港的船港综合能源系统模式；S2、收集汇总船舶综合能源系统和港口综合能源系统包含的供能设备和负荷设备的种类及数量，并对供能设备的运行成本参数和负荷设备的效益参数进行分析计算，构建供能设备运行费用函数和负荷设备运行效益函数模型；S3、基于所述设备运行费用函数和负荷设备运行效益函数模型，结合船舶港口综合能源系统能源管理模式构建船舶港口综合能源系统能量管理模型；S4、基于船舶负荷中心和港口负荷中心收集的负荷数据，结合实际船舶航行需求及港口运行需求建立物理约束条件集，基于带有跟踪特性的分布式智能算法对供能设备出力状态、失配状态和边际成本进行优化迭代；S5、基于所述带有跟踪特性的分布式智能算法进行优化调度，每进行一次优化调度，即可得到一组优化方案，结合实际物理约束进行判断，若优化方案满足所有船港综合能源系统物理约束条件，则此方案即为所求得的供能设备优化调度方案；若无法满足全部约束条件，则需继续优化迭代直至满足所有约束限制。2.根据权利要求1所述的一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法，其特征在于，判断此时港口内是否有船舶靠港，并基于船舶靠港情况判定此时船舶作业状态，根据船舶作业状态确定船舶港口综合能源系统能源管理模式，包括：当船舶处于离港状态时，船舶与港口综合能源间相互独立，此时针对于港口和船舶的综合能原系统能量管理模型优化目标可分别表示为：当船舶处于靠港状态时，船港综合能源系统能量管理模型可表示为：其中，为港口综合能源系统中供能设备运行费用函数，为港口综合能源系统中负荷运行效益函数；为船舶综合能源系统中供能设备运行费用函数，为船舶综合能源系统中负荷运行效益函数，为港口综合能源系统中供能设备出力状态，2CN113822578A权利要求书2/2页为港口综合能源系统中负荷需求信息，为港口综合能源系统中供能设备出力下限，为港口综合能源系统中供能设备出力上限，为港口综合能源系统中负荷下限，为港口综合能源系统中负荷上限。3.根据权利要求1所述的一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法，其特征在于，所述基于船舶负荷中心和港口负荷中心收集的负荷数据，结合实际船舶航行需求及港口运行需求建立物理约束条件集，基于带有跟踪特性的分布式智能算法对供能设备出力状态、失配状态和边际成本进行优