本发明属于综合能源，特别涉及了一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法。
背景技术：
1、大型海港作为全球贸易供应链的关键节点，其对经济发展起着重要推动作用，同时，由于船舶燃料的燃烧及港口设备的运行，港口区域成为了大气污染的主要来源之一，港口大气污染的主要来源是船舶在停泊期间采用船舶辅机发电产生的二氧化碳等污染物，因此，如何在船舶停泊期间实现集装箱搬运任务的基础上减少港口大气污染是一个亟需解决的问题。
2、由于综合能源系统具有能源高效利用率，污染小的特点，同时考虑到停泊港口的船舶具有可灵活调度的特点，形成了港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统。一方面港口可以采用岸基为停泊船舶供电，从而满足船舶的电负荷需求，同时减少因船舶辅机运行而带来的大气污染物的排放，另一方面由于船舶本身具备船舶辅机，燃料电池等设备而拥有一定的发电能力，在特定情况下实现对港口负荷的功率支撑，通过港口和船舶的能源双向互动，从而实现港口和船舶能源的高效利用，降低碳排放。
3、整个港口综合能源系统调度运行包含两个部分，一部分是船舶停泊时间和泊位的灵活调度，另一部分是停泊船舶与港口之间的能量交互；港口实现对船舶停泊时间和泊位分配，利用港口搬运设备实现船舶集装箱任务的装卸工作，在完成物流系统的任务的同时实现港船之间能源的双向互动，实现港口和船舶的负荷支撑和港口综合能源系统中可再生能源的消纳。在整个调度运行过程中，港口信息中心通过对船舶岸桥的分配数量的调控以实现船舶的停泊时间的控制，同时具体分析停泊期间船舶和港口负荷的运行情况，灵活调度船舶和港口能源设备的出力情况，达到协调工作从而优化能源利用，提高港口综合能源的运行效率，实现船舶集装箱搬运任务的同时满足港口综合能源系统的协调运行。
技术实现思路
1、技术方案，为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，包括以下步骤：
2、(1)建立电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型的目标函数；
3、(2)建立电-氢耦合港口综合能源系统中物流系统的约束条件，包括考虑港船双向互动的电能船舶调度约束、考虑港船双向互动的氢能船舶调度约束、电驱动堆场起重机调度约束、电驱动码头起重机调度约束、电能集卡调度约束、氢能集卡调度约束、物流系统逻辑约束、物流系统电-氢功率平衡约束；
4、(3)建立电-氢耦合港口综合能源系统中能源系统的约束条件，包括能源系统燃气轮机约束、能源系统电-氢功率平衡约束；
5、(4)求解电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型，获得物流系统和能源系统调度方案。
6、进一步的，在步骤(1)中，建立电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型的目标函数，表示如下：
7、
8、式中，t为调度时刻；st为调度时刻集合；e为电能船舶；sev为电能船舶集合；h为氢能船舶；shv为氢能船舶集合；c为电驱动堆场起重机；sqc为电驱动堆场起重机集合；d为电驱动码头起重机；syc为电驱动码头起重机集合；j为电能集卡；sect为电能集卡集合；k为氢能集卡；shct为氢能集卡集合；g为燃气轮机；sgt为燃气轮机集合；为电能船舶e延迟到达港口的延误成本系数；为电能船舶e实际到达港口时刻；为电能船舶e预计到达港口时刻；为电能船舶e延迟离开港口的延误成本系数；为电能船舶e实际离开港口时刻；为电能船舶e预计离开港口时刻；为电能船舶e在港口停泊的成本系数；为氢能船舶h延迟到达港口的延误成本系数；为氢能船舶h实际到达港口时刻；为氢能船舶h预计到达港口时刻；为氢能船舶h延迟离开港口的延误成本系数；为氢能船舶h实际离开港口时刻；为氢能船舶h预计离开港口时刻；为氢能船舶h在港口停泊的成本系数；为电能船舶e的蓄电池损耗成本系数；分别为t时刻电能船舶e的蓄电池充电功率、放电功率；为氢能船舶h的储氢罐损耗成本系数；分别为t时刻氢能船舶h的储氢罐储氢功率、放氢功率；为电驱动堆场起重机c的蓄电池损耗成本系数；分别为t时刻电驱动堆场起重机c的蓄电池充电功率、放电功率；为电驱动码头起重机d的蓄电池损耗成本系数；分别为t时刻电驱动码头起重机d的蓄电池充电功率、放电功率；为电能集卡j的蓄电池损耗成本系数；分别为电能集卡j的蓄电池充电功率、放电功率；为氢能集卡k的储氢罐损耗成本系数；分别为氢能集卡k的储氢罐储氢功率、放氢功率；为t时刻日前市场的电价；为t时刻从日前市场购买的电功率；为t时刻日内市场的购电电价；为t时刻从日内市场购买的电功率；为t时刻日内市场的售电电价；为t时刻向日内市场售卖的电功率；为燃气轮机g启动成本系数；为t时刻燃气轮机g启动状态变量，启动为1，否则为0；为燃气轮机g停机成本系数；为t时刻燃气轮机g停机状态变量，停机为1，否则为0；为燃气轮机g运行成本系数；为t时刻燃气轮机g运行状态变量，运行为1，否则为0；为燃气轮机g发电成本系数；为t时刻燃气轮机g发电功率；为t时刻从上级电网购买电能的碳排放成本系数；为t时刻燃气轮机发电的碳排放成本系数；为t时刻电能船舶的船舶辅机发电的碳排放成本系数；为t时刻电能船舶e的船舶辅机发电功率。
9、进一步的，步骤(2)的具体过程如下：
10、(201)建立考虑港船双向互动的电能船舶调度约束
11、
12、式中，b为泊位；sb为港口泊位集合；为t时刻港口综合能源系统向电能船舶e传输的电功率；为t时刻电能船舶e向港口综合能源系统传输的电功率；为t时刻电能船舶e的电负荷；为t时刻电能船舶e在泊位b停泊的状态变量，停泊为1，否则为0；分别为电能船舶e的船舶辅机发电功率下限、上限；分别为电能船舶e的蓄电池充电效率、放电效率；分别为t-1和t时刻电能船舶e的蓄电池存储电量；
13、(202)建立考虑港船双向互动的氢能船舶调度约束
14、
15、
16、式中，为t时刻港口综合能源系统向氢能船舶h传输的电功率；为t时刻氢能船舶h的燃料电池发电功率；为t时刻氢能船舶h向港口综合能源系统传输的电功率；为t时刻氢能船舶h的电负荷；为t时刻氢能船舶h在泊位b停泊的状态变量，停泊为1，否则为0；分别为氢能船舶h的燃料电池发电功率下限、上限；为氢能船舶h的燃料电池发电效率；为t时刻港口综合能源系统向氢能船舶h传输的氢功率；为氢能船舶h的储氢罐储氢效率；为t时刻氢能船舶h向港口综合能源系统传输的氢功率；为氢能船舶h的储氢罐放氢效率；分别为t-1和t时刻氢能船舶h的储氢罐存储氢量；
17、(203)建立电驱动堆场起重机调度约束：
18、
19、式中，为t时刻港口综合能源系统向电驱动堆场起重机c传输的电功率；为t时刻电驱动堆场起重机c向港口综合能源系统传输的电功率；为t时刻电驱动堆场起重机c搬运电能船舶e集装箱的数量；为t时刻电驱动堆场起重机c搬运氢能船舶h集装箱的数量；为电驱动堆场起重机c搬运集装箱的能量回收效率；为电驱动堆场起重机c搬运单个集装箱消耗的电功率；为t时刻电驱动堆场起重机c搬运电能船舶e集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为t时刻电驱动堆场起重机c搬运氢能船舶h集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为电驱动堆场起重机c的蓄电池充电效率、放电效率；分别为t-1和t时刻的电驱动堆场起重机c的蓄电池存储电量；为电能船舶e的集装箱总量；为氢能船舶h的集装箱总量；
20、(204)建立电驱动码头起重机调度约束：
21、
22、式中，为t时刻港口综合能源系统向电驱动码头起重机d传输的电功率；为t时刻电驱动码头起重机d向港口综合能源系统传输的电功率；为t时刻电驱动码头起重机d搬运电能船舶e集装箱的数量；为t时刻电驱动码头起重机d搬运氢能船舶h集装箱的数量；为电驱动码头起重机d搬运集装箱的能量回收效率；为电驱动码头起重机d搬运单个集装箱消耗的电功率；为t时刻电驱动码头起重机d搬运电能船舶e集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为t时刻电驱动码头起重机d搬运氢能船舶h集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为电驱动码头起重机d的蓄电池充电效率、放电效率；分别为t-1和t时刻电驱动码头起重机d的蓄电池存储电量；
23、(205)建立电能集卡调度约束：
24、
25、式中，为t时刻电能集卡j搬运电能船舶e集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为t时刻电能集卡j搬运氢能船舶h集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；分别为电能集卡j的蓄电池充电功率下限、上限；分别为电能集卡j的蓄电池放电功率下限、上限；分别为电能集卡j的蓄电池充电效率、放电效率；为t时刻电能集卡j搬运电能船舶e集装箱的数量；为t时刻电能集卡j搬运氢能船舶h集装箱的数量；为电能集卡j搬运单个集装箱消耗的电功率；分别为t-1和t时刻电能集卡j的蓄电池存储电量；
26、(206)建立氢能集卡调度约束：
27、
28、
29、式中：为t时刻氢能集卡k搬运电能船舶e集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；为t时刻氢能集卡k搬运氢能船舶h集装箱的工作状态变量，工作为1，否则为0；分别为氢能集卡k的储氢罐储氢功率下限、上限；分别为氢能集卡k的储氢罐放氢功率下限、上限；分别为氢能集卡k的储氢罐储氢效率、放氢效率；为t时刻氢能集卡k搬运电能船舶e集装箱的数量；为t时刻氢能集卡k搬运氢能船舶h集装箱的数量；为氢能集卡k搬运单个集装箱消耗的氢功率；分别为t-1和t时刻的氢能集卡k的储氢罐存储氢量；
30、(207)建立物流系统逻辑约束：
31、
32、
33、式中，为电能船舶e在泊位b停泊的状态变量，停泊为1，否则为0；为氢能船舶h在泊位b停泊的状态变量，停泊为1，否则为0；
34、(208)建立物流系统电-氢功率平衡约束：
35、
36、式中，ptls为t时刻物流系统的电负荷；为t时刻物流系统的氢负荷。
37、进一步的，步骤(3)的具体过程如下：
38、(301)建立能源系统燃气轮机约束：
39、
40、式中，分别为燃气轮机g最大向下和向上爬坡率；分别为燃气轮机g最大关机时向下和开机时向上爬坡率；为t-1时刻燃气轮机g发电功率；为t-1时刻燃气轮机g的运行状态变量，运行为1，否则为0；
41、(302)建立能源系统电-氢功率平衡约束：
42、
43、式中，r为可再生能源；sres为可再生能源集合；f为电解槽；sed为电解槽集合；为t时刻可再生能源r发电功率；为t时刻电解槽f消耗电功率；ptl为t时刻港口电负荷；为电解槽f的产氢效率。
44、进一步的，在步骤(4)中，在通用型商用软件中编写电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型，并采用moesk或cplex求解器求解模型，获得物流系统和能源系统调度方案。
45、有益效果，与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益技术效果：
46、本发明考虑了港口综合能源系统的调度,重点关注电能船舶与氢能船舶与港口之间的双向互动；船舶在港口停靠期间完成集装箱装卸，同时港口和船舶都存在负荷需求，鉴于港口和船舶均具备发电能力，双方共同承担能源供应任务，通过能源互通模式，港口与船舶构建了双向互动的电-氢耦合综合能源系统；此系统充分利用港口综合能源系统的调度优势，实现了船舶集装箱的搬运、港口和船舶的负荷支撑，以及可再生能源的有效利用。
1.一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，其特征在于，在步骤(1)中，建立电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型的目标函数，表示如下：
3.根据权利要求2所述一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：
4.根据权利要求3所述一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，其特征在于，步骤(3)的具体过程如下：
5.根据权利要求4所述一种考虑港船双向互动的电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度方法，其特征在于，在步骤(4)中，在通用型商用软件中编写电-氢耦合港口综合能源系统灵活调度模型，并采用moesk或cplex求解器求解模型，获得物流系统和能源系统调度方案。
