一种多级储能式港口运行交互方法、装置、设备及介质

1.本发明涉及港口“能源-交通”耦合系统优化调度技术领域，具体涉及一种多级储能式港口运行交互方法、装置、电子设备及存储介质。


背景技术：

2.近年来，能源危机和环境恶化是世界各国共同面临的严峻问题。港口作为全球海上贸易的重要枢纽，承担着进出口货物的转运和储存等重要任务，同样也是能源消耗大户。降低港口生产对所在城市及周边地区的环境污染，发展可再生能源已成为推进港口绿色生态化发展的必然趋势。因此，在调整传统燃料供能的基础上，综合开发利用风电、光伏和海洋能等可再生能源，推进港口能源供给结构优化，是缓解我国沿海地区能源短缺的有效途径。
3.为了响应国家节能减排的政策，改革港口的能源供给结构，提高可再生能源的占比，国内有不少自动化港口已经引入了可再生能源，如江阴港、厦门港、青岛港等港口先后开展了绿色能源系统建设工程。现阶段港口可再生能源管理体系缺乏科学高效的技术手段以及行之有效的理论方法，现有的研究主要集中在以下几个方面：借鉴配电网的经验与方法优化港口能源系统的调度，以源网荷储的运行优化为重点；通过分析港口资源优化配置来降低港口对可再生能源的消耗等。
4.现有的技术仅考虑了港口能源系统的优化，针对港口物流系统与能源系统协同优化及其动态适配研究较少，这样就会导致港口对可再生能源的利用效率低下。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服上述技术不足，提供一种多级储能式港口运行交互方法、装置、电子设备及存储介质，解决现有技术中港口如何有效考虑可再生能源不确定性难题以及平衡港口设备用能规划与实际需求之间的不协调的技术问题。
6.为解决上述问题，本发明采取了以下技术方案：
7.第一方面，本发明提供了一种多级储能式港口运行交互方法，包括：
8.获取港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量；
9.基于尖峰电价机制所对应的时间段，根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量；
10.根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量；
11.根据环境信息，确定风能发电量和光伏发电量；
12.根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的差异关系，确定港作设备的储能结果。
13.在一些实施例中，所述根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量，包括：
14.根据所述尖峰电价机制，将一天分为多个时间段，所述多个时间段包括高峰时间
段、尖峰时间段、平段时间段、低谷时间段和深谷时间段；
15.根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述高峰时间段港作设备所需的高峰能耗量；
16.根据所述量单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述尖峰时间段港作设备所需的尖峰能耗量；
17.根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述平段时间段港作设备所需的平段能耗量；
18.根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述低谷时间段港作设备所需的低谷能耗量；
19.根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述深谷时间段港作设备所需的深谷能耗量；
20.根据所述高峰能耗量、尖峰能耗量、平段能耗量、低谷能耗量和深谷能耗量，确定所述港作设备所需的能耗量。
21.在一些实施例中，所述港作设备所需的能耗量可通过如下公式表示：
[0022][0023]
其中：d表示港作设备集合，k∈d＝{1,2,3}；ωk(t)为码头设备k在一个时间段t的作业任务序列集合，τ∈ωk(t)；i表示载荷状态；μ
k,τ
表示任务τ是否被设备k在调度周期内执行；α
k,τ,i
表示港作设备k在载荷状态i下执行任务τ的单位作业距离平均能耗；p
k,τ
表示港作设备k在执行完成任务τ的当前位置；ps
τ-1
表示任务τ-1的开始执行位置；pe
τ
表示任务τ的结束执行位置；g
k,i
(
·
)表示设备k在载荷状态i下执行任务τ的作业距离函数。
[0024]
在一些实施例中，所述根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量，包括：
[0025]
分别获取个港作设备储能装置的能量转换损耗系数和单位作业距离平均储能；
[0026]
根据所述能量转换损耗系数、单位作业距离平均储能、作业任务量和单位作业距离能耗量，确定所述港作设备储能装置的放电量。
[0027]
在一些实施例中，所述港作设备储能装置的放电量可通过如下公式表示：
[0028][0029]
其中：为任意设备分布式储能装置的能量转换损耗系数；β
k,τ,i
为任意设备k在载荷状态i下执行任务τ的单位作业距离平均储能；p
k,τ
表示港作设备k在执行完成任务τ的当前位置；ps
τ-1
表示任务τ-1的开始执行位置；pe
τ
表示任务τ的结束执行位置；g
k,i
(
·
)表示设备k在载荷状态i下执行任务τ的作业距离函数。
[0030]
在一些实施例中，所述根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的差异关系，确定港作设备的储能结果，包括：
[0031]
若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和大于港作设备所需的能耗量，则将多余的放电量和/或发电量存储至所述港作设备的储能装置和/或集中储能系统中；
[0032]
若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之
和小于港作设备所需的能耗量，则通过国家电网系统补充差额电量供所述港作设备正常运转。
[0033]
在一些实施例中，所述风能发电量和光伏发电量可分别通过如下公式表示：
[0034][0035][0036][0037]
其中，是风能发电量，是光伏发电量，是该时段的风速预报数据；v(t表示当前t时刻的风速；v
out
表示当前时刻的切出风速；vn表示额定风速；v
in
表示当前时刻的切入风速；p
wtn
表示风机的额定输出功率；是该时段的光照辐射量；是该时段的温度；p
pvmax
为标准条件(t
stc
,g
stc
)下光伏阵列单位面积的最大功率；g
stc
表示标准条件下太阳光入射强度；t
stc
表示标准条件下对应的环境温度；mi表示第i块电池板的面积；kc表示功度系数。
[0038]
第二方面，本发明还提供了一种多级储能式港口运行交互装置，包括：
[0039]
获取模块，用于获取港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量；
[0040]
能耗量确定模块，用于基于尖峰电价机制所对应的时间段，根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量；
[0041]
放电量确定模块，用于根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量；
[0042]
发电量确定模块，用于根据环境信息，确定风能发电量和光伏发电量；
[0043]
储能结果确定模块，用于根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的量差异关系，确定港作设备的储能结果。
[0044]
第三方面，本发明还提供了一种电子设备，包括：处理器和存储器；
[0045]
所述存储器上存储有可被所述处理器执行的计算机可读程序；
[0046]
所述处理器执行所述计算机可读程序时实现如上所述的多级储能式港口运行交互方法中的步骤。
[0047]
第四方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有一个或者多个程序，所述一个或者多个程序可被一个或者多个处理器执行，以实现如上所述的多级储能式港口运行交互方法中的步骤。
[0048]
与现有技术相比，本发明提供的多级储能式港口运行交互方法、装置、电子设备及存储介质，首先根据港口港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量，基于尖峰电价机制确定港作设备所需的能耗量，随后获取港作设备储能装置的放电量，以及清洁能源风能和光伏的发电量，最后比较能耗量与放电量和发电量之和的大小，通过动态的监测能耗量与放电量和发电量之间的关系，最大化的合理利用在成能源，提高了再生能源的利用效率。
附图说明
[0049]
图1是本发明提供的多级储能式港口运行交互方法的一实施例的流程图；
[0050]
图2是本发明提供的多级储能式港口运行交互方法中，步骤s103一实施例的示意图；
[0051]
图3是本发明提供的多级储能式港口运行交互装置的一实施例的示意图；
[0052]
图4是本发明提供的电子设备一实施例的运行环境示意图。
具体实施方式
[0053]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0054]
本发明所提供的多级储能式港口运行交互方法、装置、电子设备和存储介质，通过获取港作设备的所需的能耗量、清洁能源的发电量和港作设备的存储量，并且建立消耗与发放电之间的关系，从而直观的反映耗电量与发放电量的差额，能够最大化的利用清洁能源，减少对不可再生能源的依赖。
[0055]
本发明实施例提供一种多级储能式港口运行交互方法，请参阅图1，包括：
[0056]
s101、获取港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量；
[0057]
s102、基于尖峰电价机制所对应的时间段，根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量；
[0058]
s103、根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量；
[0059]
s104、根据环境信息，确定风能发电量和光伏发电量；
[0060]
s105、根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的差异关系，确定港作设备的储能结果。
[0061]
在本实施例中，首先根据港口港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量，基于尖峰电价机制确定港作设备所需的能耗量，随后获取港作设备储能装置的放电量，以及清洁能源风能和光伏的发电量，最后比较能耗量与放电量和发电量之和的大小，通过动态的监测能耗量与放电量和发电量之间的关系，最大化的合理利用在成能源，提高了再生能源的利用效率。
[0062]
需要说明的是，港作设备至少包括重(轻)箱叉车、轮胎吊、铲车、门机、轮胎式起重机。
[0063]
进一步的，风能发电量则根据当地的天气预报，获得该时段的风速预报数据，预估风能发电量根据当地的天气预报以及传感装置，获得该时段的光照辐射量和温度，预估光伏发电量
[0064]
在一些实施例中，所述根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量，包括：
[0065]
根据所述尖峰电价机制，将一天分为多个时间段，所述多个时间段包括高峰时间段、尖峰时间段、平段时间段、低谷时间段和深谷时间段；
[0066]
根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述高峰时间段港作设备所需的高峰能耗量；
[0067]
根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述尖峰时间段港作设备所需的尖峰能耗量；
[0068]
根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述平段时间段港作设备所需的平段能耗量；
[0069]
根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述低谷时间段港作设备所需的低谷能耗量；
[0070]
根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述深谷时间段港作设备所需的深谷能耗量；
[0071]
根据所述高峰能耗量、尖峰能耗量、平段能耗量、低谷能耗量和深谷能耗量，确定所述港作设备所需的能耗量。
[0072]
在本实施例中，结合每一时间段用电情况不同，采用尖峰电价机制调整负荷侧用电情况，优化资源配置；随后统计各个时间段的总能耗量，确定港作设备的总能耗。
[0073]
在一些实施例中，所述港作设备所需的能耗量可通过如下公式表示：
[0074][0075]
其中：d表示港作设备集合，k∈d{1,2,3}；ωk(t)为码头设备k在一个时间段t的作业任务序列集合，τ∈ωk(t)；i表示载荷状态；μ
k,τ
表示任务τ是否被设备k在调度周期内执行；α
k,τ,i
表示港作设备k在载荷状态i下执行任务τ的单位作业距离平均能耗；p
k,τ
表示港作设备k在执行完成任务τ的当前位置；ps
τ-1
表示任务τ-1的开始执行位置；pe
τ
表示任务τ的结束执行位置；g
k,i
(
·
)表示设备k在载荷状态i下执行任务τ的作业距离函数。
[0076]
在本实施例中，考虑港作设备的开始执行位置、结束位置、执行时的载荷状态以调度期间确定港作设备的能耗量。
[0077]
在一些实施例中，请参阅图2，所述根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量，包括：
[0078]
s201、分别获取各个港作设备储能装置的能量转换损耗系数和单位作业距离平均储能；
[0079]
s202、根据所述能量转换损耗系数、单位作业距离平均储能、作业任务量和单位作业距离能耗量，确定所述港作设备储能装置的放电量。
[0080]
在本实施例中，每个港作设备的分级储能装置储存的能量多少不一致，且储能装置的能量转换率也不尽相同，单位作业距离的平均储能也不同；因此，结合储能装置的能量转换率和单位作业距离的平均储能确定单个港作设备的储能装置的放电量，最后确定所有港作设备储能装置的放电量。
[0081]
需要说明的是，在本实施例中，所述港作设备储能装置的放电量可通过如下公式表示：
[0082][0083]
其中：为任意设备分布式储能装置的能量转换损耗系数；β
k,τ,i
为任意设备k在载荷状态i下执行任务τ的单位作业距离平均储能；p
k,τ
表示港作设备k在执行完成任务τ的当前位置；ps
τ-1
表示任务τ-1的开始执行位置；pe
τ
表示任务τ的结束执行位置；g
k,i
(
·
)表示
设备k在载荷状态i下执行任务τ的作业距离函数。
[0084]
在一些实施例中，所述根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的差异关系，确定港作设备的储能结果，包括：
[0085]
若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和大于港作设备所需的能耗量，则将多余的放电量和/或发电量存储至所述港作设备的储能装置和/或集中储能系统中；
[0086]
若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和小于港作设备所需的能耗量，则通过国家电网系统补充差额电量供所述港作设备正常运转。
[0087]
在本实施例中，若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和大于港作设备所需的能耗量，多余绿色能源优先对集中式蓄能系统进行充电，再将多余的绿色能源上网出售且满足上网的最大消纳能量；接着更新各个设备和储能系统的状态数据。
[0088]
进一步的，若所述差异关系为所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和大于港作设备所需的能耗量，表明风力和光伏发电不能满足设备的用能，则不足的差额，从国家电网购置进行港口系统用能；否则，港口设备用能完全由可再生能源、集中式蓄能系统以及分布式储能系统进行能量提供；接着更新各个设备和蓄能系统的状态数据。以此实现港口能源交互，提高清洁能源利用率。
[0089]
基于上述多级储能式港口运行交互方法，本发明实施例还相应的提供一种多级储能式港口运行交互装置300，请参阅图3，该多级储能式港口运行交互装置300包括获取模块310、能耗量确定模块320、放电量确定模块330、发电量确定模块340和储能结果确定模块350。
[0090]
获取模块310，用于获取港作设备的单位作业距离能耗量和作业任务量；
[0091]
能耗量确定模块320，用于基于尖峰电价机制所对应的时间段，根据所述单位作业距离能耗量和作业任务量，确定所述港作设备所需的能耗量；
[0092]
放电量确定模块330，用于根据港作设备的放电能力，确定所述港作设备储能装置的放电量；
[0093]
发电量确定模块340，用于根据环境信息，确定风能发电量和光伏发电量；
[0094]
储能结果确定模块350，用于根据所述港作设备储能装置的放电量、风能发电量和光伏发电量之和与港作设备所需的能耗量之间的差异关系，确定港作设备的储能结果。
[0095]
如图4所示，基于上述多级储能式港口运行交互方法，本发明还相应提供了一种电子设备，该电子设备可以是移动终端、桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及服务器等计算设备。该电子设备包括处理器410、存储器420及显示器430。图4仅示出了电子设备的部分组件，但是应理解的是，并不要求实施所有示出的组件，可以替代的实施更多或者更少的组件。
[0096]
存储器420在一些实施例中可以是该电子设备的内部存储单元，例如电子设备的硬盘或内存。存储器420在另一些实施例中也可以是电子设备的外部存储设备，例如电子设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器420还可以既包括电子设备的内
部存储单元也包括外部存储设备。存储器420用于存储安装于电子设备的应用软件及各类数据，例如安装电子设备的程序代码等。存储器20还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。在一实施例中，存储器420上存储有多级储能式港口运行交互程序440，该多级储能式港口运行交互程序440可被处理器410所执行，从而实现本技术各实施例的多级储能式港口运行交互方法。
[0097]
处理器410在一些实施例中可以是一中央处理器(central processing unit,cpu)，微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器420中存储的程序代码或处理数据，例如执行多级储能式港口运行交互方法等。
[0098]
显示器430在一些实施例中可以是led显示器、液晶显示器、触控式液晶显示器以及oled(organic light-emitting diode，有机发光二极管)触摸器等。显示器430用于显示在所述多级储能式港口运行交互设备的信息以及用于显示可视化的用户界面。电子设备的部件410-430通过系统总线相互通信。
[0099]
当然，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关硬件(如处理器，控制器等)来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取的存储介质中，该程序在执行时可包括如上述各方法实施例的流程。其中所述的存储介质可为存储器、磁碟、光盘等。
[0100]
以上所述本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。