(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111572627.0 (22)申请日 2021.12.21 (71)申请人 上海交通大 学 地址 200240 上海市闵行区东川路80 0号 (72)发明人 文书礼　林安妮　朱淼　马建军　 (74)专利代理 机构 上海汉声知识产权代理有限 公司 3123 6 代理人 胡晶 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 50/06(2012.01) G06F 111/04(2020.01) G06F 111/06(2020.01) (54)发明名称 计及动态特性的移动能源网络韧性提升方 法 (57)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。 权利要求书3页 说明书9页 附图2页 CN 114239297 A 2022.03.25 CN 114239297 A 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。 2.根据权利要求1所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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； D istt为船舶在t时刻的已航行距 离； Δt表示： 时间 间隔。 3.根据权利要求2所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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， TNor＝{1,…,TN}为船舶正常运行时段集合， 其中TN为船舶正常运行时间； N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。 4.根据权利要求3所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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； PtSer为全电力船舶生活负荷在t时刻的功率需 求， Ptpro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； PtESS代表储能系统在t时刻的放电功率； 表示： 船舶推进器速度。 5.根据权利要求4所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114239297 A 2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个时间间隔内的有功旋 转备用； un,t表示第n台柴油机在第t个时间间隔内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。 6.根据权利要求5所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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个时间间隔内储能能量； 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。 7.根据权利要求6所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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。 8.根据权利要求7所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 进 行准时到 港约束， 公式为： 其中， Dist为船舶总航程； TSch＝{1,…,TS}为准时到港航行时段集合， TS为准时到港时 间。 9.根据权利要求8所述的计及动态特性的移动能源 网络韧性提升方法， 其特征在于， 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， 在第二阶段以运最 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： 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114239297 A 3