一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，包括以下步骤：S1.梳理港内生产工艺路径及其运营作业任务，构建当前调度时段港内设备的能耗计算模型；S2.分析港内物流系统用能特点，结合多种能源利用形式，建立考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配模型，以此实现物流系统与能源系统间的协同；S3.依据绿色能源适配模型思路，利用港口作为能源产消者，结合以神经网络技术为基础的购电价计算模型，构建考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配机制。本发明专利技术将为载运工具一体化智能管控及其智能绿色高效运行提供技术支撑，节约能源、降低排放，经济效益明显。经济效益明显。经济效益明显。

【技术实现步骤摘要】
一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法


[0001]本专利技术属于绿色能源系统
，更具体地，涉及一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法。

技术介绍

[0002]绿色能源适配机制是通过融合经济手段和电网控制手段，协调港口物流系统和能源系统达到平衡的一种机制。该机制具有避免大规模数据通信和繁重计算的特性，且保留了市场的协调机制，可支撑实现群体性系统层级的运行目标。结合神经网络算法的简单易行、并行性强、强化学习能力强等优势，新型绿色能源适配机制在绿色港口的建设中具有远大的应用前景。
[0003]目前，相关研究多从能源规划和开发技术等角度对可再生能源在集装箱港口中的应用进行分析，对可再生能源和港口交通系统实时适配的研究尚有不足，亟需探究考虑港内作业任务的能源动态调度机制。与此同时，在新一轮电力改革中，作为能源产消者的集装箱码头具有了参与电力市场运行的能力，为电力系统的运行调度带来了机遇和挑战。因此，对绿色能源适配机制下的港口优化运行展开研究具有深刻意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于针对大型集装箱港口系统中，运输需求、作业能力、交通状态、能源供需等相互制约，货物流、交通流、信息流、能源流多流难以融合，调度智能、作业智能、输运智能难以真正有效协同的问题，本专利技术将新型绿色能源适配机制与港口智慧运行融合，设计一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配机制，满足当前自动化集装箱港口的绿色需求。本专利技术首次提出了新型多元协同供能系统是指含有风能、光伏、氢能和储能设备多个发电单元的能源供给端与信息、气象、人与社会等网络化系统高度耦合形成的复杂系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007]S1.梳理港内生产工艺路径及其运营作业任务，构建当前调度时段港内设备的能耗计算模型；
[0008]S2.分析港内物流系统用能特点，结合多种能源利用形式，建立考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配模型，以此实现物流系统与能源系统间的协同；
[0009]S3.依据绿色能源适配模型思路，利用港口作为能源产消者，结合以神经网络技术为基础的购电价计算模型，构建考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配机制。
[0010]进一步地，所述步骤S1中所述的港口运营作业任务以单位调度时间展开，其包括船舶停泊计划、装卸作业计划、车驳作业计划、设备作业计划；所述生产工艺路径是指完成
上述运营作业所采用的工艺流程及其相关港作设备的执行顺序和路径。
[0011]进一步地，所述步骤S1中的能耗计算模型包括岸桥能耗计算模型、AGV能耗计算模型和场桥能耗计算模型，表达式分别如下：
[0012][0013][0014][0015]其中，表示岸桥能耗；Q为岸桥集群；表示岸桥q在调度时段t内沿着轨道在两个贝位之间移动的能耗；表示岸桥q在调度时段t内空载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内负载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内等待能耗；表示AGV能耗；表示AGV负载从AGV交换区到当前任务的目的地行走的路程；表示AGV空载从堆场作业区到AGV交换区行走的路程；表示AGV等待岸桥和场桥的总和时间，表示AGV负载运行单位距离的能耗，表示AGV空载运行单位距离的能耗，表示AGV处于等待状态单位时间的能耗；表示场桥能耗，表示场桥y在调度时段t的移动能耗，表示调度时段t内场桥y小车负载行驶的能耗，表示调度时段t内场桥y小车空载行驶的能耗，表示调度时段t内场桥y的等待能耗。
[0016]进一步地，所述岸桥能耗计算模型中，
[0017][0018][0019][0020][0021]其中，表示岸桥q在调度时段t内沿着轨道在两个贝位之间移动的能耗；α
m
表示表示单位距离内岸桥移动的平均能耗；表示表示调度时段t内岸桥q在贝位之间沿y轴移动的距离；表示岸桥q在调度时段t内空载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内的主小车空载能耗；表示岸桥q调度时段t内的门架小车空载能耗；表示岸桥q负载的能耗，表示岸桥q在调度时段t内的主小车负载能耗；表示岸桥q在调度时段t内的门架小车负载能耗；表示岸桥q在调度时段t内等待能耗；表示岸桥处于等待状态时的单位时间平均能耗，Δt
q,w
表示表示调度时段t内岸桥q的等待时长。
[0022]进一步地，岸桥q在调度时段t内主小车空载的能耗和门架小车空载能耗计算具体如下：
[0023](1).岸桥q的主小车空载能耗计算如下：
[0024][0025][0026][0027][0028](2).岸桥q的门架小车空载能耗
[0029][0030][0031][0032][0033]其中，表示岸桥门架小车空载时从AGV处沿z轴上升至安装处对应的高度的能耗，表示表示岸桥门架小车空载时在安装处对应的高处沿x轴方向移动的能耗，表示表示岸桥门架小车空载时从其安装处沿z轴下降至中转平台的能耗；α
q,unload
表示岸桥主小车和门架小车空载移动的平均能耗，h
A,t
表示AGV到中转平台对应的高度沿z轴的垂直距离，h
t,t
表示中转平台到门架小车安装处沿z轴的垂直距离；l
A,t
表示AGV到中转平台外边缘沿x轴的水平距离；l
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表示中转平台的长度；h
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表示门架小车安装处到主小车上升最高处沿z轴的垂直距离；l
q,s
表示船舶到岸边之间的距离；表示贝位m上集装箱c在x轴上的位置；w
c
表示集装箱的宽度；h
m,c
表示主小车到贝位中集装箱顶部的距离；表示贝位m上集装箱c在z轴上的位置；h
c
表示集装箱的高度。
[0034]进一步地，岸桥q在调度时段t内主小车负载的能耗和门架小车负载能耗计算具体如下：
[0035](1).岸桥q的主小车负载能耗计算如下：
[0036][0037][0038][0039][0040](2).岸桥q的门架小车负载能耗计算如下：
[0041][0042][0043][0044][0045]其中，表示岸桥主小车抓集装箱沿z轴起升至其安装处对应的高度的能耗；表示岸桥主小车负载沿x轴方向移动至中转平台的能耗；表示岸桥主小车负载沿z轴下降至AGV处的能耗；α
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表示岸桥主小车和门架小车负载移动的平均能耗；h
m,c
表示主小车到贝位中集装箱顶部的距离；表示贝位m上集装箱c在z轴上的位置；h
c
表示集装箱的高度；l
t
表示中转平台的长度；l
q,s
表示船舶到岸边之间的距离；表示贝位m上集装箱c在x轴上的位置；w
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表示集装箱的宽度；h
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.梳理港内生产工艺路径及其运营作业任务，构建当前调度时段港内设备的能耗计算模型；S2.分析港内物流系统用能特点，结合多种能源利用形式，建立考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配模型，以此实现物流系统与能源系统间的协同；S3.依据绿色能源适配模型思路，利用港口作为能源产消者，结合以神经网络技术为基础的购电价计算模型，构建考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配机制。2.根据权利要求1所述的一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于：所述步骤S1中所述的港口运营作业任务以单位调度时间展开，其包括船舶停泊计划、装卸作业计划、车驳作业计划、设备作业计划；所述生产工艺路径是指完成上述运营作业所采用的工艺流程及其相关港作设备的执行顺序和路径。3.根据权利要求1所述的一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于：所述步骤S1中的能耗计算模型包括岸桥能耗计算模型、AGV能耗计算模型和场桥能耗计算模型，表达式分别如下：模型和场桥能耗计算模型，表达式分别如下：模型和场桥能耗计算模型，表达式分别如下：其中，表示岸桥能耗；Q为岸桥集群；表示岸桥q在调度时段t内沿着轨道在两个贝位之间移动的能耗；表示岸桥q在调度时段t内空载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内负载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内等待能耗；表示AGV能耗；表示AGV负载从AGV交换区到当前任务的目的地行走的路程；表示AGV空载从堆场作业区到AGV交换区行走的路程；表示AGV等待岸桥和场桥的总和时间，表示AGV负载运行单位距离的能耗，表示AGV空载运行单位距离的能耗，表示AGV处于等待状态单位时间的能耗；表示场桥能耗，表示场桥y在调度时段t的移动能耗，表示调度时段t内场桥y小车负载行驶的能耗，表示调度时段t内场桥y小车空载行驶的能耗，表示调度时段t内场桥y的等待能耗。4.根据权利要求3所述的一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于：所述岸桥能耗计算模型中，建方法，其特征在于：所述岸桥能耗计算模型中，
其中，表示岸桥q在调度时段t内沿着轨道在两个贝位之间移动的能耗；α
m
表示表示单位距离内岸桥移动的平均能耗；表示表示调度时段t内岸桥q在贝位之间沿y轴移动的距离；表示岸桥q在调度时段t内空载的能耗；表示岸桥q在调度时段t内的主小车空载能耗；表示岸桥q调度时段t内的门架小车空载能耗；表示岸桥q负载的能耗，表示岸桥q在调度时段t内的主小车负载能耗；表示岸桥q在调度时段t内的门架小车负载能耗；表示岸桥q在调度时段t内等待能耗；表示岸桥处于等待状态时的单位时间平均能耗，Δt
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表示表示调度时段t内岸桥q的等待时长。5.根据权利要求4所述的一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于：岸桥q在调度时段t内主小车空载的能耗和门架小车空载能耗计算具体如下：(1).岸桥q的主小车空载能耗计算如下：计算如下：计算如下：计算如下：(2).岸桥q的门架小车空载能耗(2).岸桥q的门架小车空载能耗(2).岸桥q的门架小车空载能耗(2).岸桥q的门架小车空载能耗(2).岸桥q的门架小车空载能耗其中，表示岸桥门架小车空载时从AGV处沿z轴上升至安装处对应的高度的能耗，表示表示岸桥门架小车空载时在安装处对应的高处沿x轴方向移动的能耗，表示表示岸桥门架小车空载时从其安装处沿z轴下降至中转平台的能耗；α
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表示岸桥主小车和门架小车空载移动的平均能耗，h
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表示AGV到中转平台对应的高度沿z轴的垂直距离，h
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表示中转平台到门架小车安装处沿z轴的垂直距离；l
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表示AGV到中转平台外边缘沿x轴的水平距离；l
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表示中转平台的长度；h
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表示门架小车安装处到主小车上升最高处沿z轴的垂直距离；l
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表示船舶到岸边之间的距离；表示贝位m上集装箱c在x轴上的位置；w
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表示集装箱的宽度；h
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表示主小车到贝位中集装箱顶部的距离；表示贝位m上集装箱c在z轴上的位置；h
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表示集装箱的高度。6.根据权利要求4所述的一种考虑港内任务多元协同供能系统的绿色能源适配系统构建方法，其特征在于：岸桥q在调度时段t内主小车负载的能耗和门架小车负载能耗计算具体如下：(1).岸桥q的主小车负载能耗计算如下：计算如下：计算如下：计算如下：(2).岸桥q的门架小车负载能耗计算如下：计算如下：计算如下：计算如下：其中，表示岸桥主小车抓集装箱沿z轴起升至其安装处对应的高度的能耗；表示岸桥主小车负载沿x轴方向移动至中转平台的能耗；表示岸桥主小车负载沿z轴下降至AGV处的能耗；...

【专利技术属性】
技术研发人员：张煜，周文峰，祖巧红，卢璇，唐可心，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：