[发明专利]一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法

权利要求书

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，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化迭代，包括当判断船舶作业状态确定船舶港口综合能源系统能源管理模式为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时，采用分布式交替乘子算法对模型进行优化调度，具体包括：

S401、将所述船舶港口综合能源系统的电压安全约束采用安全域方法改写为一种非线性耦合不等式簇的形式，即：

αP+βQ≤1

其中α和β为超平面系数，P为综合能源系统中电网各节点的有功注入功率，Q为综合能源系统中电网各节点的无功注入功率；

S2：引入电压偏移指数，量化船舶港口综合能源系统的电压安全指数，将不等式簇变为等式约束形式，即：

αP+βQ+ΔV＝1，

其中ΔV表示电压偏移指数；

S3：基于分布式交替乘子算法，分别对船舶港口综合能源系统能源管理中的供能设备出力状态、失配误差和边际成本进行优化迭代，各变量的迭代表达式如下所示：

ΔP_k+1＝WΔP_k+AP_k+1-AP_k

μ_k+1＝Wμ_k+cΔP_k+1

其中，P_k为船舶港口综合能源系统供能设备第k次出力迭代，P_k+1为船舶港口综合能源系统供能设备第k+1次出力迭代，μ_k为船舶港口综合能源系统第k次边际成本迭代，ΔP_k为船舶港口综合能源系统供能设备出力失配，A为船舶港口综合能源系统供能设备连接矩阵，W为船舶港口综合能源系统供能设备连接权值矩阵。