本發(fā)明涉及能流-物流耦合下港口能源站運行優(yōu)化，尤其是涉及一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著港口岸電、電氣化裝卸設(shè)備、新能源運輸車輛等工程的廣泛應(yīng)用，港口越來越多物流設(shè)備將采用電能替代技術(shù)，這些變革不僅標志著港口能源利用方式的轉(zhuǎn)變，還意味著港口主要能源消耗與物流生產(chǎn)作業(yè)息息相關(guān)，能流與物流之間不再是孤立運作，而是呈現(xiàn)出一種深度耦合、彼此影響的緊密關(guān)系。

2、能流-物流耦合涉及物流作業(yè)中船舶靠泊、岸橋裝卸、集卡運輸、場橋堆碼、冷鏈儲存等多個環(huán)節(jié)。一方面，物流生產(chǎn)作業(yè)安排決定了物流負荷的時空分布，如泊位分配、船舶貨物裝卸總量及岸橋分配、運輸車輛充能計劃、堆場貨物堆碼總量及場橋分配、冷藏集裝箱管理分別決定了岸電、岸橋、充能站、場橋、冷藏集裝箱的負荷分布，進一步對能流分布產(chǎn)生影響。另一方面，物流生產(chǎn)作業(yè)安排決定了物流負荷的時空分布，如泊位分配、船舶貨物裝卸總量及岸橋分配、運輸車輛充能計劃、堆場貨物堆碼總量及場橋分配、冷藏集裝箱管理分別決定了岸電、岸橋、充能站、場橋、冷藏集裝箱的負荷分布，進一步對能流分布產(chǎn)生影響：從時間尺度上可平移用能需求，改變港口綜合能源系統(tǒng)時序用能需求曲線。

3、現(xiàn)有研究大多只針對港口物流單一環(huán)節(jié)或某幾個環(huán)節(jié)的作業(yè)特性和能耗特性進行簡單建模分析，難以滿足上述能流-物流深度耦合對港口綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與運行模擬準確性的需求。因此，研發(fā)一種新的港口能源站運行模擬方法是本領(lǐng)域亟需解決的技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法及系統(tǒng)，能夠提高港口能源站運行經(jīng)濟性。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

3、一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，包括以下步驟：

4、基于能流-物流耦合下港口能源站的典型結(jié)構(gòu)，確定典型能源設(shè)備，構(gòu)建能源設(shè)備運行約束；

5、基于港口物流活動的操作特征，獲取港口物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性及能耗特性，構(gòu)建物流全環(huán)節(jié)運行約束；

6、基于包含所述能源設(shè)備運行約束和物流全環(huán)節(jié)運行約束的約束條件，建立考慮物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)特性的港口能源站運行模擬模型；

7、對所述港口能源站運行模擬模型進行有效求解，得到港口能源站運行優(yōu)化方案。

8、進一步地，基于各所述典型能源設(shè)備的設(shè)備模型，構(gòu)建所述能源設(shè)備運行約束，所述典型能源設(shè)備包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組、電鍋爐、燃氣鍋爐、電制冷、吸收式制冷和電儲能。

9、進一步地，所述港口物流活動包括船舶靠泊環(huán)節(jié)、岸橋裝卸環(huán)節(jié)、集卡運輸環(huán)節(jié)、場橋堆碼環(huán)節(jié)和冷鏈儲存環(huán)節(jié)。

10、進一步地，所述物流全環(huán)節(jié)運行約束包括物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性約束和物流全環(huán)節(jié)能耗特性約束。

11、進一步地，所述物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性約束包括船舶靠泊時間約束、船舶連續(xù)泊位分配約束、岸橋分配與任務(wù)約束、電動集卡分配與任務(wù)約束、場橋分配與任務(wù)約束和冷箱集裝箱溫度變化約束，

12、進一步地，所述物流全環(huán)節(jié)能耗特性約束基于物流設(shè)備能耗模型構(gòu)建，所述物流設(shè)備能耗模型包括靠港船舶能耗模型、岸橋能耗模型、電動集卡能耗模型、場橋能耗模型和冷藏集裝箱能耗模型。

13、進一步地，所述考慮物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)特性的港口能源站運行模擬模型中，根據(jù)不同時間段內(nèi)的物流需求特征和能源供給情況，調(diào)整各類物流設(shè)備的啟停狀態(tài)、運行功率和充能時間，實現(xiàn)物流設(shè)備的用能時序曲線可調(diào)。

14、進一步地，所述港口能源站運行模擬模型的約束條件還包括功率平衡約束、向上級電網(wǎng)和上級氣網(wǎng)購能上下限約束、清潔能源出力上下限約束和港口日碳排放量限制約束。

15、進一步地，所述港口能源站運行模擬模型的目標函數(shù)為港口能源站運行成本最小，所述港口能源站運行成本包括購能成本和碳排放成本。

16、本發(fā)明還提供一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化系統(tǒng)，包括一個或多個處理器、存儲器和被存儲在存儲器中的一個或多個程序，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行如上所述方法的指令。

17、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

18、1、本發(fā)明對港口物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性及能耗特性進行精細化分析，使之既能精準刻畫物流設(shè)備能耗特性，又易于直接應(yīng)用于港口能源站運行模擬模型之中，進而提升港口能源站運行經(jīng)濟性。

19、2、本發(fā)明構(gòu)建了考慮物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)特性的港口能源站運行模擬模型，能夠充分挖掘港口物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)潛力，有效降低港口能源站的運行費用、提高清潔能源消納能力、減小物流負荷峰谷差。

技術(shù)特征：

1.一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，包括以下步驟：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，基于各所述典型能源設(shè)備的設(shè)備模型，構(gòu)建所述能源設(shè)備運行約束，所述典型能源設(shè)備包括熱電聯(lián)產(chǎn)機組、電鍋爐、燃氣鍋爐、電制冷、吸收式制冷和電儲能。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述港口物流活動包括船舶靠泊環(huán)節(jié)、岸橋裝卸環(huán)節(jié)、集卡運輸環(huán)節(jié)、場橋堆碼環(huán)節(jié)和冷鏈儲存環(huán)節(jié)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述物流全環(huán)節(jié)運行約束包括物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性約束和物流全環(huán)節(jié)能耗特性約束。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性約束包括船舶靠泊時間約束、船舶連續(xù)泊位分配約束、岸橋分配與任務(wù)約束、電動集卡分配與任務(wù)約束、場橋分配與任務(wù)約束和冷箱集裝箱溫度變化約束。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述物流全環(huán)節(jié)能耗特性約束基于物流設(shè)備能耗模型構(gòu)建，所述物流設(shè)備能耗模型包括靠港船舶能耗模型、岸橋能耗模型、電動集卡能耗模型、場橋能耗模型和冷藏集裝箱能耗模型。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述考慮物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)特性的港口能源站運行模擬模型中，根據(jù)不同時間段內(nèi)的物流需求特征和能源供給情況，調(diào)整各類物流設(shè)備的啟停狀態(tài)、運行功率和充能時間，實現(xiàn)物流設(shè)備的用能時序曲線可調(diào)。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述港口能源站運行模擬模型的約束條件還包括功率平衡約束、向上級電網(wǎng)和上級氣網(wǎng)購能上下限約束、清潔能源出力上下限約束和港口日碳排放量限制約束。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法，其特征在于，所述港口能源站運行模擬模型的目標函數(shù)為港口能源站運行成本最小，所述港口能源站運行成本包括購能成本和碳排放成本。

10.一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化系統(tǒng)，其特征在于，包括一個或多個處理器、存儲器和被存儲在存儲器中的一個或多個程序，所述一個或多個程序包括用于執(zhí)行如權(quán)利要求1-9任一所述方法的指令。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種考慮物流全環(huán)節(jié)精細化的港口能源站運行優(yōu)化方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：基于能流?物流耦合下港口能源站的典型結(jié)構(gòu)，確定典型能源設(shè)備，構(gòu)建能源設(shè)備運行約束；基于港口物流活動的操作特征，獲取港口物流全環(huán)節(jié)作業(yè)特性及能耗特性，構(gòu)建物流全環(huán)節(jié)運行約束；基于包含所述能源設(shè)備運行約束和物流全環(huán)節(jié)運行約束的約束條件，建立考慮物流全環(huán)節(jié)用能時序可調(diào)特性的港口能源站運行模擬模型；對所述港口能源站運行模擬模型進行有效求解，得到港口能源站運行優(yōu)化方案。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有可以有效降低港口能源站的運行費用、提高清潔能源消納能力、減小物流負荷峰谷差等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：張沈習,宋琪,黃文燾,張衡,程浩忠,楊龍
受保護的技術(shù)使用者：上海交通大學
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9