一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法、系统与流程

本发明属于新能源岸电领域，具体涉及一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法、系统。

背景技术：

1、近年来，港口建设速度在不断加快。然而港口停泊船舶数量的增加，也给港口的运营管理带来了挑战。船舶停泊期间，为保证船舶的运行和船上人员的基本生活需要，必须由港口提供电能满足船舶靠岸的能量需求，这就是船舶接用岸电技术。使用岸电既可以保护环境，减少燃料燃烧产生的废气，又可以节约船舶靠岸后的成本，给港口带来一定的经济效益。目前港口岸电技术还尚未得到普及，这对经济性发展、环境保护等都具有的重要影响与作用。

2、建立岸电系统与调度系统具有重要的研究意义。一方面，岸电系统可以减少船舶停靠期间使用不可再生能源进行供电而造成的污染，符合可持续性发展的目标，既保护了海洋环境，也保护了空气环境。另一方面，岸电系统可以减少不可再生能源的利用。如今世界的资源日益稀缺，如何利用可再生能源是热点话题。同时可再生能源的利用成本在一定程度上低于不可再生能源，能够为港口经营者带来经济效益。

3、目前，大多利用电网输送的电能对船舶进行供电，但是对采用混合能源的岸电供电系统的研究较少。因此如何将可再生能源加入到岸电供电系统并对混合能源供电系统进行合理的岸电分配，仍需要进一步的进行研究。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的在于提供一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法、系统，能够将可再生能源加入到岸电供电系统并对混合能源供电系统进行合理的岸电分配。

2、技术方案：本发明的一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法，包括：

3、构建混合能源供电系统的供电成本计算模型，包括风力发电子系统供电成本、光伏发电子系统供电成本、储能系统成本以及电网系统成本；

4、基于混合能源供电系统中风力发电子系统、光伏发电子系统、储能系统、电网系统的功率情况以及港口各泊位的供电需求，建立混合能源供电系统中供电电源与负载平衡约束条件；

5、对风力发电子系统、光伏发电子系统建立输出功率上下限约束条件，对储能系统建立上限约束条件；

6、基于混合能源供电系统的供电成本计算模型，将一段时间内混合能源供电系统的供电成本最低作为目标，建立混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数；

7、通过改进遗传算法对混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数进行所有约束条件下的参数寻优，根据港口各泊位的供电需求，得到混合能源供电系统各供电子系统该时刻下的供电系数与最低供电成本，实时生成岸电自动调度推荐方案。

8、进一步地，所述混合能源供电系统的供电成本计算模型的表达式如下：

9、

10、其中，c为供电系统的供电总成本；cw为风力发电子系统的发电成本；cpv为光伏发电子系统的发电成本；cm为电网系统的发电成本；csoc为储能系统的发电成本；pwt为t时刻的风力发电的输出功率；ppvt为t时刻的光伏发电的输出功率；pmt为t时刻的主电网发电的输出功率；psoct为t时刻储能系统的输出功率。

11、进一步地，获取t时刻的风力发电的输出功率pwt和t时刻的光伏发电的输出功率ppvt的过程中，采用扰动观察法对风力发电子系统与光伏发电子系统进行最大功率追踪，在初期的时候用步长进行最大功率点的搜索，直到达到稳定输出。

12、进一步地，所述混合能源供电系统中供电电源与负载平衡约束条件，即t时刻船舶在第i个泊位所需功率等于该时刻各子系统提供的功率，用下列表达式表示：

13、

14、其中，为t时刻的第i个泊位停靠船舶所需的功率；为t时刻的风力发电的输出功率；为t时刻的光伏发电的输出功率；为t时刻的主电网发电的输出功率；为t时刻储能系统的输出功率。

15、进一步地，所述混合能源供电系统的发电模式根据工作环境确定，发电模式包括：

16、pw+ppv≥pl，psoc<0：此时风力发电子系统与光伏发电子系统的输出功率满足港口泊位所需的负载电量，多余的电能对储能系统进行充电，此时储能系统做负功，即psoc<0；

17、pw+ppv<pl，psoc>0：此时风力发电子系统与光伏发电子系统的输出功率不满足港口所需的电量，储能系统放电，此时储能系统做正功，即psoc>0；其中，pw为风力发电子系统输出功率，ppv为光伏发电子系统输出功率，psoc为储能系统输出功率，pl为负载功率。

18、进一步地，所述对风力发电子系统、光伏发电子系统建立输出功率上下限约束条件，对储能系统建立上限约束条件，具体如下：

19、

20、其中，为风力发电子系统最大输出功率；为光伏发电子系统最大输出功率；为储能系统最大输出功率。

21、进一步地，所述混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数的表达式如下：

22、

23、式中，c为供电系统的供电总成本；cw为风力发电子系统的发电成本；cpv为光伏发电子系统的发电成本；cm为电网系统的发电成本；csoc为储能系统的发电成本；为t时刻的风力发电的输出功率；为t时刻的光伏发电的输出功率；为t时刻的主电网发电的输出功率；为t时刻储能系统的输出功率。

24、进一步地，所述改进遗传算法包括：计算此初始值下的适应度，判断适应度是否满足要求，满足要求则输出此时解作为最优解，不满足要求则进行遗传算法的自适应交叉与变异；

25、通过对个体进行自适应交叉概率与自适应变异概率的计算，根据计算得到的自适应遗传因子进行交叉变异；

26、重新计算获得的新个体的适应度函数，直至选择出最佳适应度值的个体，最后输出满足条件的个体并解码作为最优解。

27、进一步地，根据个体的适应度情况设计自适应遗传因子，根据自适应遗传因子对交叉概率与变异概率进行自适应调整，其表达式如下：

28、

29、式中，pc为自适应交叉概率，pm为自适应变异概率；x为需迭代的个体，α为自适应遗传因子。

30、基于相同的发明构思，本发明的一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度系统，包括：

31、模型构建模块，用于构建混合能源供电系统的供电成本计算模型，包括风力发电子系统供电成本、光伏发电子系统供电成本、储能系统成本以及电网系统成本；

32、约束条件建立模块，用于基于混合能源供电系统中风力发电子系统、光伏发电子系统、储能系统、电网系统的功率情况以及港口各泊位的供电需求，建立混合能源供电系统中供电电源与负载平衡约束条件；还用于

33、对风力发电子系统、光伏发电子系统建立输出功率上下限约束条件，对储能系统建立上限约束条件；

34、目标函数建立模块，基于混合能源供电系统的供电成本计算模型，将一段时间内混合能源供电系统的供电成本最低作为目标，建立混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数；

35、调度方案生成模块，用于通过改进遗传算法对混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数进行所有约束条件下的参数寻优，根据港口各泊位的供电需求，得到混合能源供电系统各供电子系统该时刻下的供电系数与最低供电成本，实时生成岸电自动调度推荐方案。

36、基于相同的发明构思，本发明的一种基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度设备，包括处理器和存储器，所述存储器中存储有计算机指令，所述处理器用于执行所述存储器中存储的计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时该电子设备实现上述基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法的步骤。

37、基于相同的发明构思，本发明的一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时，实现如上述基于改进遗传算法的混合能源供电系统的岸电自动调度方法的步骤。

38、有益效果：与现有技术相比，本发明的显著技术效果为：

39、本发明提出利用可再生能源建立岸电供电系统的方法，能够将风力发电、光伏发电、储能系统等子系统加入岸电供电系统，并对风力发电、光伏发电采用最大功率追踪，以提高能源利用效率。

40、通过建立混合能源供电系统岸电自动调度优化目标函数，并经济性为重要指标在约束条件下利用改进遗传算法进行寻优，得到此时混合能源供电系统为港口泊位中停靠的船舶供电的方案，实现混合能源供电系统自动调度。

41、利用改进的遗传算法，根据适应度自动进行调整的动态交叉概率和变异概率。能够会提升遗传算法全局寻优能力，避免陷入到局部最优解中，同时提高了岸电自动调度系统的准确性与适用性。