[发明专利]海港物流-能源耦合系统多阶段优化调度方法及系统

说明书

一种海港物流‑能源耦合系统多阶段优化调度方法及系统，通过建立物流系统模型、最优物流‑电力潮流模型以及不确定性模型后，采用基于混合二元和连续仿射策略的方法求解得到物流‑能源协同下的物流调度与能源调度方案，在满足物流作业要求的基础上，降低了系统总体运行成本，提高了可再生能源消纳率。本发明同时对船舶泊位分配和岸桥调度的空间和时间属性建立最优物流‑电力潮流模型，通过调整船舶停靠时间和停靠位置以及岸桥的运行状态，与能源调度相配合，从而在港口能源调度中充分发挥物流灵活性，促进港口能源系统经济高效运行。

技术领域

本发明涉及的是一种海港物流领域的技术，具体是一种考虑不确定性的海港物流-能源耦合系统多阶段优化调度方法及系统。

背景技术

随着港口电气化程度的加深，港口物流系统与能源系统相互耦合，船舶和装卸机械分别通过岸基供电技术和电能替代技术成为能源系统一部分。港口电气化后，物流作业方案将对能源系统调度产生不可忽视的影响。然而，港口目前的物流调度方案仍采用传统方式，即仅关注物流效率，忽视了物流作业对能源系统的影响，导致电气化港口的整体能源效率低下，运行成本较高。目前的研究不足具体包括：

1)目前港口仍采用传统物流调度方案，即优化模型中仅考虑在物流作业约束下最大化物流效率，而未考虑物流作业与能源调度的耦合关系以及物流作业对能源调度的影响，导致无法充分发挥港口物流系统与能源系统协调运行的优势。

2)当物流系统与能源系统耦合后，来自两个系统的不确定性同样被耦合，需要协同考虑两类不确定性对耦合系统运行的影响。然而，目前物流不确定性的研究主要集中在海事领域，尚未有研究考虑物流不确定因素对能源系统运行的影响。此外，用于处理不确定性的传统两阶段鲁棒优化方法违背了决策的非预期性物流作业物流作业，当船舶实际到达时间偏离预期值时，事先确定的物流作业决策物流作业将变得不可行，降低了系统决策的有效性。

3)多阶段鲁棒优化方法通常用于解决两阶段鲁棒方法非预期性的问题，但传统的多阶段鲁棒问题的求解方法(例如，鲁棒对偶动态规划、线性仿射策略等)只能求解由连续变量构造的模型。然而，港口物流系统模型由大量离散变量构成，导致目前的求解方法不能用于具有混合整数性质的港口多阶段物流-能源协同调度问题。

现有基于Dijkstra算法的港口物流调度方法的调度目标是最大化物流效率(例如最小化船舶的停靠时长)，调度模型中仅包括物流作业约束，未考虑物流调度对港口能源系统的影响。随着港口电气化程度的加深，港口物流测与能源侧逐渐耦合，例如，岸基供电技术使得船舶与港口电网相连，船舶成为港口电网负荷的一部分；电能替代技术使得传统由燃油驱动的装卸机械转变为电力驱动，电气化的装卸机械同样成为港口电网负荷的一部分。因此，在电气化港口中，物流调度方案直接决定物流电力负荷的时空分布，并对港口能源系统产生影响，如果此时仍然仅考虑物流系统的单一调度并只追求最大化物流运输效率，则无法充分发挥物流作业的灵活性来配合能源系统调度，从而造成不必要的能源浪费和高能耗。

发明内容

本发明针对现有技术在港口物流作业与能源调度协调上的不足、仅考虑船舶到达不确定性对物流调度的影响以及可再生能源发电不确定性对能源调度的影响以及尚未有研究考虑双重不确定性对物流-能源耦合系统的影响的缺陷，提出一种海港物流-能源耦合系统多阶段优化调度方法及系统，同时对船舶泊位分配和岸桥调度的空间和时间属性建立最优物流-电力潮流模型，通过调整船舶停靠时间和停靠位置以及岸桥的运行状态，与能源调度相配合，从而在港口能源调度中充分发挥物流灵活性，促进港口能源系统经济高效运行。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种海港物流-能源耦合系统多阶段优化调度方法，通过建立物流系统模型、最优物流-电力潮流模型以及不确定性模型后，采用基于混合二元和连续仿射策略的方法求解得到物流-能源协同下的物流调度与能源调度方案，在满足物流作业要求的基础上，降低了系统总体运行成本，提高了可再生能源消纳率。