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申请/专利权人：上海交通大学

摘要：本发明提供了一种计及动态特性的移动能源网络韧性提升方法，包括：步骤S1：根据船舶航行阻力进行船舶航程建模；步骤S2：以总运行成本最低为目标，建立船舶在预设运行阶段优化经济调度模型；步骤S3：以船舶安全到港和加权负荷供应量最大为目标，建立船舶故障后韧性提升的优化调度模型；步骤S4：将原混合整数非线性规划问题转换为混合整数线性规划问题，采用商业求解器进行求解，为移全电力船舶的经济运行及故障后能量管理决策提供参考。本发明通过优化船速和发电管理，不仅能够提升船舶的韧性，还能降低经济成本和碳排放。

主权项：1.一种计及动态特性的移动能源网络韧性提升方法，其特征在于，包括：步骤S1：根据船舶航行阻力进行船舶航程建模；步骤S2：以总运行成本最低为目标，建立船舶在预设运行阶段优化经济调度模型；步骤S3：以船舶安全到港和加权负荷供应量最大为目标，建立船舶故障后韧性提升的优化调度模型；步骤S4：将原混合整数非线性规划问题转换为混合整数线性规划问题，采用商业求解器进行求解，为全电力船舶的经济运行及故障后能量管理决策提供参考；建模中船舶的实际航速与风速的关系为： 其中，vt为实际船速；vmax、vmin分别为全电力船舶航行速度的上下限；为船舶推进器速度；为沿航线风速；θt为风向与船舶行驶方向的夹角；Distt为船舶在t时刻的已航行距离；Δt表示时间间隔；进行第一阶段优化调度模型，以运行费用最小为目标，以各电力设备单元及系统安全为电气约束、准时到港为交通约束，制定发电与航程调度计划，目标函数为： 其中，为船舶正常运行时段集合，其中TN为船舶正常运行时间；为船舶柴油机台数集合；为船舶柴油机耗能成本系数；分别代表第n台柴油机启动和关停成本；yn,t、zn,t为第n台t时刻柴油机启停动作指示变量；代表第n台柴油发电机在t时刻的出力；进行系统功率平衡约束，公式为： 其中，ηtr为发电到负荷的能量传递效率；为全电力船舶生活负荷在t时刻的功率需求，为电力推进系统在t时刻的功率需求，其中，为船舶推进器速度；代表储能系统在t时刻的放电功率；表示船舶推进器速度；进行柴油机相关约束，包括柴油机功率变化约束和机组启停约束，公式为： 其中，RUn、RDn分别为第n台柴油发电机的功率升高和降低范围上限；SDn、SUn分别为第n台柴油发电机的启动和关停功率变化值；为第n台柴油机在第t时刻的有功旋转备用；un,t表示第n台柴油机在第t时刻的启停状态指示变量；表示第n台柴油机有功出力下限；表示第n台柴油机有功出力上限；进行储能相关约束，公式为： 其中，为储能荷电状态上下限；表示t时刻储能系统的荷电状态；为储能放电功率上下限；为第t时刻的储能能量；EESS为储能额定容量；ηch、ηdc为储能的充放电效率；为t时刻储能的有功备用；进行旋转备用相关约束，公式为： 其中，SR为出力紧急备用系数；进行准时到港约束，公式为： 其中，Dist为船舶总航程；为准时到港航行时段集合，TS为准时到港时间；基于第一阶段优化得到的故障时刻船载储能的荷电状态与航程优化结果，在第二阶段以最大化服务性负荷供应量为目标，以各电力设备单元及系统安全为电气约束、安全到港为交通约束，制定发电与航程调度计划，目标函数为： 其中，为船舶故障运行时段集合，其中TR为船舶故障后运行时间；ωk为第k个负荷等级的权重；为t时刻第k个等级负荷的供应量；表示不同重要等级负荷集合；故障后，柴油机和储能的释放有功备用，用来补偿电力短缺，约束为： 其中，ht表示储能充放电状态指示变量；为保障安全返港，船舶需在规定的时间内抵达目的地，公式为：TN+TR≤TS+ΔTD…………13其中，TN为船舶正常运行时间；TR为船舶故障后运行时间；Ts为准时到港时间；ΔTD为最大延迟到港时间。

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