本公開涉及微電網(wǎng)多能源協(xié)同調(diào)度，尤其涉及一種港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法及系統(tǒng)。
背景技術：
1、港口產(chǎn)業(yè)密集，負荷消耗大，同時經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護之間的矛盾日益突出，建設與發(fā)展綠色港口已成為港口行業(yè)的普遍共識。而極端天氣事件的加速加劇從根本上改變了全球海上能源基礎設施的運營風險狀況，港口微電網(wǎng)和船舶電力系統(tǒng)面臨前所未有的協(xié)同威脅。
2、相關技術中，無法協(xié)調(diào)船舶毫秒級動態(tài)響應與港口小時級規(guī)劃的二分法，導致極端天氣下關鍵能源互惠失效。并且，船舶電力管理忽略港口可再生能源間歇性，而港口微電網(wǎng)未考慮船舶流體動力負載波動。
技術實現(xiàn)思路
1、為了解決上述技術問題，本公開提供了一種港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，包括如下步驟：
2、根據(jù)船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)，預測極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量；根據(jù)所述實時請求供電量和所述實際供電量，計算港口的最小運營成本和韌性協(xié)調(diào)指標，確定購電價格；根據(jù)所述購電價格以及船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量；根據(jù)所述實時請求供電量和所述協(xié)議供電量，確定所述港口發(fā)電設備的實時供電量。
3、進一步地，所述根據(jù)船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)，預測極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量，包括：
4、確定物理信息數(shù)字孿生融合模型；將船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)輸入至所述物理信息數(shù)字孿生融合模型，得到極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量。
5、進一步地，所述確定物理信息數(shù)字孿生融合模型，包括：
6、根據(jù)極端天氣數(shù)據(jù)，分別確定流體動力學和長短期記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應融合參數(shù)，所述流體動力學的自適應融合參數(shù)與所述長短期記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡的自適應融合參數(shù)之和為1；根據(jù)所述流體動力學和所述長短期記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡及其各自對應的所述自適應融合參數(shù)確定觀測算子；根據(jù)所述觀測算子、所述流體動力學和所述長短期記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡，構建數(shù)據(jù)物理融合模型；獲取歷史數(shù)據(jù)，訓練所述數(shù)據(jù)物理融合模型，得到物理信息數(shù)字孿生融合模型。
7、進一步地，所述獲取歷史數(shù)據(jù)，訓練所述數(shù)據(jù)物理融合模型，得到物理信息數(shù)字孿生融合模型，包括：
8、將不同時間尺度的所述歷史數(shù)據(jù)進行融合；根據(jù)融合后的所述歷史數(shù)據(jù)訓練所述長短期記憶人工神經(jīng)網(wǎng)絡，得到長短期記憶船舶軌跡預測模型，并根據(jù)融合后的所述歷史數(shù)據(jù)訓練所述流體動力學，得到船舶波浪力偏移預測模型；根據(jù)所述觀測算子，將所述長短期記憶船舶軌跡預測模型和所述船舶波浪力偏移預測模型進行融合，得到物理信息數(shù)字孿生融合模型。
9、進一步地，所述獲取歷史數(shù)據(jù)，包括：
10、對獲取的船舶自動識別系統(tǒng)歷史數(shù)據(jù)、極端天氣歷史數(shù)據(jù)、港口電力系統(tǒng)狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)以及電網(wǎng)狀態(tài)歷史數(shù)據(jù)剔除異常數(shù)據(jù)后，基于時間戳進行對齊，得到歷史數(shù)據(jù)。
11、進一步地，所述根據(jù)所述實時請求供電量和所述實際供電量，計算港口的最小運營成本和韌性協(xié)調(diào)指標，確定購電價格，包括：
12、根據(jù)所述實時請求供電量計算向船舶購電的支出費用；根據(jù)儲能系統(tǒng)柴油發(fā)電機燃料費用、儲能系統(tǒng)設備使用成本以及所述支出費用，確定港口的最小運營成本；基于所述實際供電量，確定船舶對港口關鍵負載反向供電的支撐比例；根據(jù)所述支撐比例、船舶響應港口的供電速度以及電網(wǎng)頻率偏差，計算所述韌性協(xié)調(diào)指標；根據(jù)所述最小運營成本和所述韌性協(xié)調(diào)指標，確定港口向船舶購電的購電價格。
13、進一步地，所述根據(jù)所述購電價格以及船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量，包括：
14、獲取船舶每小時反向供電的供電計劃，并根據(jù)所述供電計劃最小化船舶實時供電量與所述港口的實時請求供電量之間的偏差；確定船舶與港口的公共耦合點電壓；獲取船舶自身狀態(tài)，以最小化所述偏差、所述公共耦合點電壓以及所述船舶自身狀態(tài)為約束，根據(jù)所述購電價格，計算船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量。
15、進一步地，所述根據(jù)所述實時請求供電量和所述協(xié)議供電量，確定所述港口發(fā)電設備的實時供電量之后，所述方法還包括：
16、獲取所述實時供電量的第一瞬時頻率，以及所述協(xié)議供電量的第二瞬時頻率；計算所述第一瞬時頻率和所述第二瞬時頻率的頻率偏差；當所述頻率偏差大于設定閾值時，基于所述頻率偏差重新確定所述協(xié)議供電量。
17、根據(jù)本公開的另一方面，提供了一種港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括：
18、預測模塊，用于根據(jù)船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)，預測極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量；確定模塊，用于根據(jù)所述實時請求供電量和所述實際供電量，計算港口的最小運營成本和韌性協(xié)調(diào)指標，確定購電價格；根據(jù)所述購電價格以及船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量；根據(jù)所述實時請求供電量和所述協(xié)議供電量，確定所述港口發(fā)電設備的實時供電量。
19、進一步地，所述預測模塊，用于：
20、確定物理信息數(shù)字孿生融合模型；將船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)輸入至所述物理信息數(shù)字孿生融合模型，得到極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量。
21、本公開實施例具有以下技術效果：
22、本公開提供的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，通過船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)，預測極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量，可以提升極端天氣場景下實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量的預測精度。其次，通過根據(jù)實時請求供電量和實際供電量，計算港口的最小運營成本和韌性協(xié)調(diào)指標，確定購電價格，韌性協(xié)調(diào)指標結合最小運營成本，可以量化港口船舶能源系統(tǒng)在極端天氣下的恢復速度提升22%。進而，根據(jù)購電價格以及船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量，并根據(jù)實時請求供電量和協(xié)議供電量，控制港口發(fā)電設備的實時供電量，實現(xiàn)預測、博弈、協(xié)議及控制的閉環(huán)策略，從而實現(xiàn)港口和船舶能源系統(tǒng)間協(xié)調(diào)增強的目標，縮短港口在極端天氣影響下的停電時間，提高協(xié)調(diào)策略的魯棒性。
1.一種港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權利要求1所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述根據(jù)船舶自動識別系統(tǒng)數(shù)據(jù)、實測的極端天氣數(shù)據(jù)和港口電力系統(tǒng)狀態(tài)，預測極端天氣下港口的實時請求供電量以及船舶反向供電的實際供電量，包括：
3.根據(jù)權利要求2所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述確定物理信息數(shù)字孿生融合模型，包括：
4.根據(jù)權利要求3所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述獲取歷史數(shù)據(jù)，訓練所述數(shù)據(jù)物理融合模型，得到物理信息數(shù)字孿生融合模型，包括：
5.根據(jù)權利要求3所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述獲取歷史數(shù)據(jù)，包括：
6.根據(jù)權利要求1所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述根據(jù)所述實時請求供電量和所述實際供電量，計算港口的最小運營成本和韌性協(xié)調(diào)指標，確定購電價格，包括：
7.根據(jù)權利要求1所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述根據(jù)所述購電價格以及船舶的最大收益目標函數(shù)，確定船舶反向供電的協(xié)議供電量，包括：
8.根據(jù)權利要求1所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強方法，其特征在于，所述根據(jù)所述實時請求供電量和所述協(xié)議供電量，確定所述港口發(fā)電設備的實時供電量之后，所述方法還包括：
9.一種港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：
10.根據(jù)權利要求9所述的港口微電網(wǎng)與船舶能源系統(tǒng)協(xié)同增強系統(tǒng)，其特征在于，所述預測模塊，用于：