本發(fā)明涉及港口能源站規(guī)劃，尤其是涉及一種能流-物流耦合下的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、在當(dāng)今全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型與環(huán)境保護(hù)意識(shí)日益增強(qiáng)的背景下，港口作為國(guó)際貿(mào)易與物流的重要樞紐，其能源使用方式的選擇對(duì)于促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展、減少環(huán)境污染及增強(qiáng)國(guó)家競(jìng)爭(zhēng)力具有不可忽視的作用。特別是風(fēng)光等清潔能源的應(yīng)用，更是成為了港口轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵路徑，港口風(fēng)光等清潔能源滲透率也逐年增長(zhǎng)。

2、考慮到清潔能源出力的間歇性和波動(dòng)性以及常規(guī)多能負(fù)荷需求的隨機(jī)性，港口能源站“源荷”供需平衡面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，部分時(shí)段清潔能源出力過剩導(dǎo)致其無法及時(shí)消納，風(fēng)光棄能問題尤為顯著。如專利申請(qǐng)cn115577880a公開一種港口能量管理優(yōu)化方法，包括：在日前調(diào)度階段，以港區(qū)一日的總體運(yùn)行成本最小化為目的建立港區(qū)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及約束條件；根據(jù)日前經(jīng)濟(jì)調(diào)度模型及約束條件獲得日前調(diào)度結(jié)果；在日內(nèi)調(diào)整階段，以降低主電網(wǎng)的功率變化為目的建立日內(nèi)未來工況的預(yù)測(cè)模型及約束條件；根據(jù)日內(nèi)未來工況的預(yù)測(cè)模型及約束條件獲得日內(nèi)調(diào)整結(jié)果；根據(jù)日內(nèi)調(diào)整結(jié)果修正日前調(diào)度結(jié)果，以提高港口能量自治。上述方法能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)新能源功率不確定性的處理。

3、但是，除了能源側(cè)的不確定性外，船舶到港時(shí)間和載貨量作為港口制定物流作業(yè)方案的關(guān)鍵考慮因素，其不確定性可能會(huì)對(duì)船舶靠泊、岸橋裝卸、集卡運(yùn)輸、場(chǎng)橋堆碼、冷鏈儲(chǔ)存等物流環(huán)節(jié)的資源分配和能源消耗產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在一定程度上也加劇了能源供需矛盾。現(xiàn)有研究通常忽略了物流系統(tǒng)不確定性給港口物流用能帶來的影響，亟需一種能流-物流耦合下考慮多重不確定性的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能流-物流耦合下的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃方法及系統(tǒng)，在能流側(cè)和物流側(cè)，能夠妥善規(guī)避港口能源站風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)。

2、本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

3、一種能流-物流耦合下的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃方法，包括以下步驟：

4、構(gòu)建港口多重不確定性模型，包括風(fēng)光出力預(yù)測(cè)誤差不確定性模型、多能負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差不確定性模型、船舶到港時(shí)間偏差不確定性模型和船舶載貨量偏差不確定性模型；

5、基于所述港口多重不確定性模型，采用條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值理論量化分析多重不確定性給港口能源站運(yùn)行模擬帶來的風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)，建立風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)約束；

6、基于所述風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)約束構(gòu)建考慮多重不確定性的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型，該港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型以年綜合費(fèi)用最小為目標(biāo)函數(shù)，所述年綜合費(fèi)用包括年投資費(fèi)用、年運(yùn)行費(fèi)用和年棄能風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用；

7、求解所述港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型，獲得最優(yōu)港口能源站規(guī)劃方案。

8、進(jìn)一步地，所述風(fēng)光出力預(yù)測(cè)誤差不確定性模型為：

9、

10、式中：分別為t時(shí)刻風(fēng)光出力的預(yù)測(cè)誤差、預(yù)測(cè)基準(zhǔn)值、真實(shí)值；μwt&pv和σwt&pv分別為風(fēng)光出力預(yù)測(cè)誤差的期望和標(biāo)準(zhǔn)差。

11、進(jìn)一步地，所述多能負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差不確定性模型為：

12、

13、式中：分別為港口常規(guī)多能負(fù)荷的預(yù)測(cè)誤差、預(yù)測(cè)基準(zhǔn)值、真實(shí)值；μload和σload分別為港口常規(guī)多能負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差的期望和標(biāo)準(zhǔn)差。

14、進(jìn)一步地，所述船舶到港時(shí)間偏差不確定性模型為：

15、

16、式中：δtarrive、tarrive、分別為船舶到港時(shí)間的偏差值、計(jì)劃值、真實(shí)值；λ同時(shí)作為船舶到港時(shí)間偏差分布的期望和標(biāo)準(zhǔn)差。

17、進(jìn)一步地，所述船舶載貨量偏差不確定性模型為：

18、

19、式中：δteu、teu、分別為船舶載貨量的偏差值、計(jì)劃值、真實(shí)值；μteu和σteu分別為船舶載貨量偏差的期望和標(biāo)準(zhǔn)差。

20、進(jìn)一步地，所述年棄能風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用表示為：

21、

22、式中：closs為年棄能風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用；δppv,s,t、δpwt,s,t為典型場(chǎng)景s時(shí)段t的棄光和棄風(fēng)功率；cpv、cwt分別為單位棄光、棄風(fēng)懲罰費(fèi)用；cvarpv、cvarwt分別為棄光、棄風(fēng)對(duì)應(yīng)條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值；ε1和ε2分別為期望損失值和cvar尾部風(fēng)險(xiǎn)值各自對(duì)應(yīng)的權(quán)重系數(shù)，且ε1+ε2＝1；d、為聚類所構(gòu)建的典型日編號(hào)與對(duì)應(yīng)集合；t、為調(diào)度周期內(nèi)時(shí)段編號(hào)與對(duì)應(yīng)集合；δt為時(shí)段時(shí)長(zhǎng)。

23、進(jìn)一步地，所述風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)約束為：

24、

25、zmiddle≥0

26、zmiddle≥(δppv,d,tδt+δpwt,d,tδt)-varcur

27、cvar(δppv,d,tδt+δpwt,d,tδt)≤qcvar

28、式中：cvar(δppv,d,tδt+δpwt,d,tδt)為風(fēng)光棄能量cvar；varcur為風(fēng)光棄能量var，即風(fēng)光棄能量分位數(shù)；zmiddle為線性化處理時(shí)引入的非負(fù)中間變量；β為給定置信水平；s為不同場(chǎng)景編號(hào)索引；ps為場(chǎng)景s出現(xiàn)概率；qcvar為風(fēng)光棄能cvar閾值；δt為時(shí)段時(shí)長(zhǎng)。

29、進(jìn)一步地，所述港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型的約束條件還包括能源設(shè)備數(shù)量上下限約束、功率平衡約束、能源設(shè)備運(yùn)行約束、物流設(shè)備運(yùn)行約束和年碳排放量限制約束。

30、進(jìn)一步地，求解所述港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃模型時(shí)，將其分解為一個(gè)投資決策主問題和若干個(gè)運(yùn)行模擬子問題進(jìn)行迭代求解，在投資決策主問題中引入投資風(fēng)險(xiǎn)權(quán)重，在運(yùn)行模擬子問題求解過程中引入變換函數(shù)線性化所述風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)約束。

31、本發(fā)明還提供一種能流-物流耦合下的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃系統(tǒng)，包括一個(gè)或多個(gè)處理器、存儲(chǔ)器和被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中的一個(gè)或多個(gè)程序，所述一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行如上所述方法的指令。

32、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

33、1、考慮到清潔能源出力的間歇性和波動(dòng)性以及常規(guī)多能負(fù)荷需求的隨機(jī)性，港口能源站“源荷”供需平衡面臨著嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，部分時(shí)段清潔能源出力過剩導(dǎo)致其無法及時(shí)消納，風(fēng)光棄能問題尤為顯著。此外，船舶到港時(shí)間和載貨量作為港口制定物流作業(yè)方案的關(guān)鍵考慮因素，其不確定性可能會(huì)對(duì)船舶靠泊、岸橋裝卸、集卡運(yùn)輸、場(chǎng)橋堆碼、冷鏈儲(chǔ)存等物流環(huán)節(jié)的資源分配和能源消耗產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，在一定程度上也加劇了能源供需矛盾。能流側(cè)和物流側(cè)多重不確定性共同構(gòu)成了港口能源站規(guī)劃的風(fēng)險(xiǎn)來源，對(duì)能源站安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行構(gòu)成巨大考驗(yàn)。本發(fā)明對(duì)風(fēng)光預(yù)測(cè)誤差、常規(guī)多能負(fù)荷預(yù)測(cè)誤差、船舶到港時(shí)間偏差、船舶載貨量偏差等多重不確定因素的概率分布特征進(jìn)行研究，構(gòu)建了港口能流側(cè)和物流側(cè)的多重不確定性模型，能夠深入研究多重不確定性給港口能源站規(guī)劃方案帶來的運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)規(guī)劃決策中的風(fēng)險(xiǎn)偏好及風(fēng)險(xiǎn)損失進(jìn)行量化分析，進(jìn)而妥善規(guī)避港口能源站風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)。

34、2、本發(fā)明基于條件風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值理論量化分析多重不確定性給港口能源站運(yùn)行模擬帶來的風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)，實(shí)現(xiàn)了能流-物流耦合下考慮多重不確定性的港口能源站風(fēng)險(xiǎn)規(guī)劃，在經(jīng)濟(jì)層面上力爭(zhēng)規(guī)劃方案費(fèi)用最小化，在風(fēng)險(xiǎn)層面上降低能源站面臨高風(fēng)光棄能風(fēng)險(xiǎn)的可能性，能夠在有效提升港口清潔能源滲透率的同時(shí)還提高清潔能源消納能力。