【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及港口综合能源系统优化与交通电气化领域，具体地，涉及计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法及系统。
技术介绍
1、世界海事组织在第三次温室气体排放预测研究中指出，如果不采取缓解措施，海洋交通领域的二氧化碳排放量到2050年将至少增加50％，严重者可达250％。随着港口负荷不断攀升和电气化船舶的迅猛发展，港口面临严重的节能减排压力。据世界卫生部门统计，沿海城市是世界上污染最严重的城市。面向温室气体排放所造成环境污染的治理压力以及出于对人类社会可持续发展的担忧，通过港口综合能源系统的多能互补协同运行来改善海洋交通能源网络的能源利用效率及降低温室气体排放已受到广泛关注。
2、港口具有天然的自然资源禀赋，海上风力发电在海港综合能源系统中的应用可有效降低二氧化碳的排放。同时，随着港口自身负荷的增长以及电气化船舶的不断接入，海港能源系统正逐步向绿色低碳发展。然而，面对海港新能源渗透率不断攀升以及交通能源深度融合的特点，新能源消纳和能源综合利用给海港低碳运行带来严峻挑战。为进一步提升海港新能源消纳水平和系统的综合效益，开展考虑能源与交通融合的经济优化运行正成为当前研究热点。当前，针对海港综合能源系统的优化运行往往聚焦于日前长时间尺度，未进一步评估日内短时间尺度优化，尤其是在面对海港新能源波动的情况下，宽泛的数据基础模糊了港口船东能源管理方案，降低了海港能源综合利用效益。为此，面对海港传统日前优化精确度差的问题，采用日前优化和日内优化运行相结合的方案可有效提升海港优化运行精确性。
3、普月,纪历,刘皓明.
4、黄逸文,黄文焘,卫卫,邰能灵,李然.大型海港综合能源系统物流-能量协同优化调度方法[j/ol].中国电机工程学报.公开了为实现港口节能减排和能效提升，提出一种海港综合能源系统物流-能量协同优化调度方法，充分挖掘物流系统与能源系统结合的经济优化潜力。从物流系统运行特性出发，分析岸桥调度对船舶在港状态影响，建立港船物流协同调度模型。分析海港物流系统用能特点，结合船舶在港状态和负荷运行特性，建立物流-能源系统耦合负荷模型，以此实现物流系统与能源系统间的协同。以运行成本最低为目标，结合多种能源利用形式，对海港物流-能源耦合系统协同优化，得到船舶负荷运行策略和岸桥调度方案，以及各能源设备出力。以上海某港口为算例，仿真结果表明所提方法在充分考虑船舶行程安排的基础上，能够有效结合港口物流系统与能源系统，降低运行成本和碳排放量，提高能源综合利用率。该文献建立一种能源-物流系统耦合的海港综合能源系统，结合多种能源利用形式，以运行成本最低为目标，对海港综合能源系统协同优化。在实施方案中，综合考虑物流系统与能源系统协同优化，以日前海港数据实现电力网与天然气网耦合运行，相较于之下，本专利技术基于日内更为精确的风力发电和负荷预测数据对日前系统优化出力进行修正，实现系统优化运行，进一步提升海港经济效益和环境效益。
技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法及系统。
2、根据本专利技术提供的一种计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，包括：
3、步骤s1：构建多能流融合港口综合能源模型；
4、步骤s2：建立日前优化运行成本目标函数，基于日前优化运行成本目标函数优化多能流融合港口综合能源模型，实现港口船舶最优岸桥数量分配的同时，实现港口能源系统日前运行最优；
5、步骤s3：建立港口综合能源系统日内优化运行目标函数，基于日内优化运行目标函数和港口船舶最优岸桥分配数量对当前多能流融合港口综合能源模型进行修正，从而实现港口能源系统最优经济运行；
6、所述多能流融合港口综合能源模型是基于港口综合能源与交通融合体现港口能源系统运行，并基于多能流融合港口综合能源模型挖掘经济优化潜力。
7、优选地，所述多能流融合港口综合能源模型包括：港口综合能源系统和港口能源与交通融合模型；
8、所述港口综合能源系统包括：风力发电、电制热设备、电制冷设备、电储能、热储能以及船舶负荷；
9、所述风力发电采用：港口风力发电出力为单位时间内流过垂直于风速截面积的风能，其表示为：
10、
11、其中，pw,t为t时刻风力发电功率；ρ为空气密度；cp为叶尖速比和桨距角的函数；vt为t时刻风速；r为风轮叶片半径；pwr,t为风电额定功率；vc为切入风速；vr为额定风速；vf为切出风速；
12、所述电制热设备采用：港口热负荷需求由电锅炉电制热来满足，其表示为：
13、pebh,t＝ηebpeb,t
14、其中，pebh,t为t时刻输出热功率；ηeb为电制热设备电热转换效率；peb,t为t时刻电锅炉输入电功率；
15、所述电制冷设备采用：港口冷负荷需求由电制冷机电制冷来满足，其表示为：
16、perc,t＝ηerper,t
17、其中，perc,t为t时刻输出冷功率；ηer为电制冷设备电冷转换效率；per,t为t时刻电制冷机输入电功率；
18、所述电储能包括：充电模型和放电模型；
19、所述充电模型采用：
20、
21、所述放电模型采用：
22、
23、其中，se,t为t时刻电储能容量；为电储能自放电率；se,t-1为t-1时刻电储能容量；为电储能充电效率；pecha,t为t时刻充电功率；pedis,t为t时刻放电功率；表示电储能放电效率；
24、所述热储能包括：储热模型和放热本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述多能流融合港口综合能源模型包括：港口综合能源系统和港口能源与交通融合模型；
3.根据权利要求2所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述日前优化运行成本目标函数是以日前风功率和负荷预测数据作为调度计划依据，通过设置日内包括电网购电成本、碳交易成本、设备运行维护成本以及交通侧物流成本在内的港口能源系统总运行成本最低为优化目标函数。
4.根据权利要求3所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述日前优化运行成本目标函数采用：
5.根据权利要求4所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述步骤S2采用：在日前优化阶段，基于粒子群智能优化算法，选取船舶岸桥分配数量Cj、电储能充放电功率PEcha,t和PEdis,t、热储能充放热功率Hcha,t和Hdis,t作为优化变量，日前优化目标函数CET,1作为适应度函数，以预设时
6.根据权利要求2所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述港口综合能源系统日内优化运行目标函数采用：
7.根据权利要求6所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述步骤S3采用：在日内优化阶段，选取电储能充放电功率PEcha,t和PEdis,t和热储能充放热功率Hcha,t和Hdis,t作为优化变量，日内优化目标函数CET,2作为适应度函数，以预设时长3为时间周期、预设时长4为单位时间尺度来优化港口能源系统运行，对日前优化运行方案进行修正，从而确定港口能源与交通融合的最优经济运行方案。
8.一种计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行系统，其特征在于，包括：
9.根据权利要求8所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行系统，其特征在于，所述多能流融合港口综合能源模型包括：港口综合能源系统和港口能源与交通融合模型；
10.根据权利要求9所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行系统，其特征在于，所述日前优化运行成本目标函数是以日前风功率和负荷预测数据作为调度计划依据，通过设置日内包括电网购电成本、碳交易成本、设备运行维护成本以及交通侧物流成本在内的港口能源系统总运行成本最低为优化目标函数；
...【技术特征摘要】
1.一种计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述多能流融合港口综合能源模型包括：港口综合能源系统和港口能源与交通融合模型；
3.根据权利要求2所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述日前优化运行成本目标函数是以日前风功率和负荷预测数据作为调度计划依据，通过设置日内包括电网购电成本、碳交易成本、设备运行维护成本以及交通侧物流成本在内的港口能源系统总运行成本最低为优化目标函数。
4.根据权利要求3所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述日前优化运行成本目标函数采用：
5.根据权利要求4所述的计及能源与交通融合的港口两阶段优化运行方法，其特征在于，所述步骤s2采用：在日前优化阶段，基于粒子群智能优化算法，选取船舶岸桥分配数量cj、电储能充放电功率pecha,t和pedis,t、热储能充放热功率hcha,t和hdis,t作为优化变量，日前优化目标函数cet,1作为适应度函数，以预设时长1为时间周期、预设时长2为单位时间尺度来优化港口能源系统运行，确定港口最优岸桥数量分配和日前优化运行方案。
【专利技术属性】
技术研发人员：文书礼，林森，朱淼，侯川川，马建军，董晊兴，叶惠丽，吴志坚，黄国栋，杨晨，郭琪超，董晓峰，耿玲，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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