[发明专利]一种基于系统仿真的港口碳排放计算方法

说明书

一种基于系统仿真的港口碳排放计算方法，属于港口碳排放计算领域。该方法包括：步骤一：收集数据，包括港口平面布置数据、港口运营规则、港口装卸设备数据、船舶相关数据以及恶劣天气数据。步骤二：港口系统仿真建模，根据港口生产作业系统特征，确定各子系统的工作流程，构建系统仿真模型。步骤三：加入碳排放统计输出模块，确定各部分碳排放计算公式及所需参数，在仿真模型中统计相应参数并计算出碳排放后加以输出。步骤四：改变系统参数，运行仿真模型，输出港口作业各环节产生的碳排放。本发明能在考虑港口生产作业的不确定性的条件下有效地预测出设备的选型、数量、工作参数设置及能源的选择对碳排放的影响，为港口的低碳化提供决策支持。

技术领域

本发明属于港口碳排放计算领域，具体涉及一种基于系统仿真的港口碳排放计算方法。

背景技术

绿色低碳已经成为时代的主题。作为全球供应链的重要节点，港口是二氧化碳的重要来源。港口碳排放的主要来源是船舶和装卸机械，港口碳排放与船舶航行及停靠时间、装卸设备数量、装卸设备选型等参数息息相关，但由于港口各子系统之间的作业互相影响，某个参数的变化会间接影响其他子系统的作业。因此，现有的碳排放计算方法只能收集港区过去一段时间的运营数据从而计算这段时间产生的碳排放，而无法预测船舶相关参数与各装卸设备参数的变化对港区总碳排放的影响。另外港口生产作业受多种随机性影响，如到港船舶的随机性、天气条件的随机性、装卸设备工作效率的随机性等，现有的碳排放计算公式无法考虑这些随机性的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种基于系统仿真的港口碳排放计算方法。通过Arena软件构建港口生产作业系统仿真模型，系统包括船舶生成及属性赋予子系统，进港系统，装卸作业子系统，出港子系统，外集卡子系统。仿真模型构建完成后，确定系统各部分碳排放计算方法并添加碳排放计算统计模块到模型中。从而计算并预测出各种工况下港口产生的碳排放，为港口的低碳化提供决策支持。

本发明的技术方案：

一种基于系统仿真的港口碳排放计算方法，步骤如下：

步骤一：收集港口相关数据

收集的数据包括港口平面数据、港口运营规则、港口设施数据、船舶相关数据、恶劣天气数据以及各能源碳排放因子。

以下是港口为集装箱港区时所收集的相关数据：

所述港口平面数据包括外航道长度及港内航路长度，泊位个数及泊位吨级，堆场位置及容量，闸口位置；

港口运营规则包括船舶进港规则，船舶指泊规则，通航规则，码头资源调度规则；

港口设施数据包括各泊位岸桥的数量、装卸效率及装卸单位集装箱的耗电率，场桥的数量、装卸效率及装卸单位集装箱的耗能率，港内车辆的数量、行车速度及耗能率，闸口服务时间；

船舶相关数据包括各船型船舶的全年到港船舶数量、设计航速及实际航速、辅助作业时间、载箱量、主机功率、辅机功率、主机和辅机的柴油消耗率、主机和辅机的负载系数、辅机个数；

恶劣天气数据包括恶劣天气发生频率和持续天数；

各能源碳排放因子包括柴油碳排放因子和电力碳排放因子。

步骤二：港口系统仿真建模：根据港口生产作业系统特征，建立子系统并确定各子系统的工作流程，建立系统仿真模型。

(1)船舶生成子系统

船舶生成子系统模拟了各船型集装箱船舶按实际到港规律的随机到港过程。

(1.1)设船舶到港时间间隔服从负指数分布，利用步骤一中的全年到港船舶数量来计算负指数分布的率参数λ，以此分布的到港时间间隔随机生成船舶实体，此时船舶无任何属性；