[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

说明书

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。

技术领域

本发明涉及综合能源系统优化调度技术领域，具体而言，尤其涉及一种协同考虑船港综合能源系统的分布式能源管理方法。

背景技术

随着可再生清洁能源技术的不断发展，越来越多的分布式新能源设备整合至船舶与港口综合能源系统中。航运业作为化石能源消耗的主要产业之一，每年排放大量的温室气体，为促进航运业向环境友好型方向发展，需对船舶能源系统中的能量进行合理、高效利用。此外，目前多将船舶与港口能源系统的能量管理问题独立看待，忽略了二者间综合能源系统可进行协同优化，从而一定程度上影响了能源的高效利用，间接提升了系统运行成本，增加了温室气体排放量。因此，协同考虑船舶与港口综合能源系统的电-热多能流耦合问题，可在保证能源系统安全稳定运行的同时，实现能源的高效利用，从而有效降低冗余能量带来的环境污染问题。

目前针对于船舶综合能源系统和港口综合能源系统的能量管理问题大多采用一种集中式求解策略，但随着可再生供电技术水平的飞跃提升，越来越多的分布式新能源设备整合至能源系统，必将带来一定的间歇性和波动性。因此，在进行能量优化调度时，以往的集中式机制无法满足当前带有强分布式特性的综合能源系统，此时需要一种可处理多能流耦合能量管理问题的分布式经济优化调度策略。此外，目前处理“港口圈”的能量管理问题时，大多将船舶与港口能源系统独立对待，即分别处理船舶综合能源管理问题和港口综合能源系统问题，因此带来了一定程度的能源浪费，降低了能源的利用效率。

发明内容

鉴于现有技术的不足，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。本发明根据新能源设备和传统供能设备工作特性，结合船舶即港口能源系统运行特点，同时从经济效益和社会效益两方面对船港综合能源系统进行能源优化调度，消除分布式可再生能源带来的间歇性和波动性，从而实现船港综合能源系统稳定且经济运行。

本发明采用的技术手段如下：

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；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；