交通运输部天津水运工程科学研究所彭士涛获国家专利权
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龙图腾网获悉交通运输部天津水运工程科学研究所申请的专利一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法及系统获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN120106321B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-08-26发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202510600644.2,技术领域涉及:G06Q10/04;该发明授权一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法及系统是由彭士涛;李顺;齐兆宇;范兴达设计研发完成,并于2025-05-12向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法及系统在说明书摘要公布了:本发明提出一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法及系统,涉及港口能源优化技术领域。本方法通过构建物理‑边缘‑虚拟三层数字孪生架构,实现港口能源数据的全链路闭环控制,通过实时数据同步与多时间尺度优化策略,提升可再生能源利用率并降低碳排放。边缘层预处理与虚拟层物理约束模型的结合,解决了传统方法中动态响应延迟与物理规律脱节的问题。
本发明授权一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法及系统在权利要求书中公布了:1.一种基于数字孪生的港口能源动态优化方法,其特征在于,包括: 步骤S1,构建港口能源系统的多层级数字孪生模型,所述多层级数字孪生模型包括物理层、边缘层和虚拟层; 步骤S2,通过所述物理层中的传感器网络采集港口能源设备的实时运行数据,在所述边缘层对所述实时运行数据进行预处理,生成压缩后的动态数据流,并将所述动态数据流同步至所述虚拟层; 步骤S3,在所述虚拟层中,基于所述动态数据流和预设的物理约束方程训练物理信息神经网络,生成多能源流预测模型,并结合实时碳信号数据通过量子启发优化算法生成多时间尺度的能源调度策略; 步骤S4,将所述能源调度策略分解为动态调整指令和周期调度指令,并通过所述边缘层反向传输至所述物理层的能源路由器; 步骤S5,通过所述能源路由器执行所述动态调整指令以调整港口能源设备的运行参数,并基于所述周期调度指令分配可再生能源与储能资源; 所述步骤S3中,生成所述能源调度策略的具体步骤包括: 步骤S34,将所述多能源流预测模型输出的能源需求预测数据与所述实时碳信号数据输入所述量子启发优化算法; 步骤S35,通过所述量子启发优化算法中的混合计算单元将能源调度问题分解为离散变量优化子问题和连续变量优化子问题; 步骤S36,对所述离散变量优化子问题采用量子退火算法生成离散决策参数,对所述连续变量优化子问题采用梯度下降算法生成连续决策参数; 步骤S37,合并所述离散决策参数和连续决策参数,生成所述多时间尺度的能源调度策略; 其中,所述离散变量优化子问题包括储能设备的启停状态和能源路由器的开关指令,所述连续变量优化子问题包括储能充放电速率和能源采购量; 所述步骤S4包括: 步骤S41,从所述能源调度策略中提取电压频率偏差和功率瞬时变化量,生成所述动态调整指令; 步骤S42,从所述能源调度策略中提取碳配额分配方案和能源采购计划,生成所述周期调度指令; 步骤S43,通过时间戳同步模块对齐所述动态调整指令和周期调度指令的时间基准,生成时间一致的调度指令集,并通过所述边缘层反向传输至所述物理层的能源路由器; 所述步骤S5包括: 步骤S51,将所述动态调整指令输入所述能源路由器的功率电子接口,生成电压调节信号和储能充放电控制信号; 步骤S52,将所述周期调度指令输入所述能源路由器的区块链验证模块,生成能源交易记录和碳排放审计数据; 步骤S53,通过智能合约将所述能源交易记录与碳排放审计数据进行一致性比对,生成能源分配指令,并基于所述能源分配指令分配可再生能源与储能资源; 所述实时碳信号数据包括电网碳强度数据和船舶排放特征数据,所述电网碳强度数据通过外部能源数据库实时获取,所述船舶排放特征数据通过船舶自动识别系统解析生成。
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