基于Petri網(wǎng)的港區(qū)綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度建模研究

童 彤，許曉彥，郭 燚，Tarasiuk Tomasz，夏 駿

（1.上海海事大學(xué) 物流工程學(xué)院，上海 201306；2.格丁尼亞海事大學(xué) 電氣工程學(xué)院，格丁尼亞 81-225；3.中國船舶與海洋工程設(shè)計(jì)研究院，上海 200011）

0 引言

近年來，以能源互聯(lián)為特征的能源革命已經(jīng)蓄勢待發(fā)，推進(jìn)國家能源轉(zhuǎn)型、構(gòu)建新型能源系統(tǒng)勢在必行。歐盟實(shí)施了《歐洲可再生能源加熱及制冷法令》，到2020年可再生能源（renewable energy，RE）占總量20%。2018年交通運(yùn)輸部公布《深入推進(jìn)綠色港口建設(shè)行動方案（2018—2022年）》，擬在“十二五”基礎(chǔ)上深層次、廣范圍、高要求地建設(shè)綠色港口［1］。國家電網(wǎng)有限公司正式印發(fā)《推進(jìn)綜合能源服務(wù)業(yè)務(wù)發(fā)展2019—2020年行動計(jì)劃》，堅(jiān)持以電為中心，以推進(jìn)能源互聯(lián)網(wǎng)智慧用能、多能互補(bǔ)為發(fā)展方向，構(gòu)建開放合作共贏的能源服務(wù)平臺。港區(qū)的電力系統(tǒng)已逐漸從依靠化石能源向可再生能源轉(zhuǎn)型。

港區(qū)是水陸運(yùn)輸樞紐，交通行業(yè)重點(diǎn)耗能領(lǐng)域。目前，港區(qū)用能采用煤、油、電3類基本能源，以及利用豐富的太陽能（solar energy，SE）、土壤能、海洋能、風(fēng)能（wind energy，WE）等清潔可再生能源；此外，使用變頻調(diào)速、能量回饋、智能化控制及“超級電容”儲能（energy storage，ES）等新技術(shù)。港區(qū)貨物的運(yùn)輸需借助各類裝卸設(shè)備并耗費(fèi)大量能源，特別是通用碼頭、裝卸作業(yè)無固定的工藝流水線，所配備的裝卸設(shè)備因裝卸對象不同要隨之變化，運(yùn)輸路線、庫場位置也要隨機(jī)擇定。因此，港區(qū)能源管理極具挑戰(zhàn)性，要求采用多樣化的能源供給策略。

在對綜合能源優(yōu)化調(diào)度的研究上，文獻(xiàn)［2］建立以能量存儲系統(tǒng)為核心的綜合能源系統(tǒng)（integrated energy system，IES）優(yōu)化調(diào)度模型，在不確定環(huán)境下，多個(gè)微電網(wǎng)可重新進(jìn)行配置。文獻(xiàn)［3］建立綜合能源園區(qū)系統(tǒng)供給側(cè)、需求側(cè)和傳輸側(cè)的模型，利用聚合響應(yīng)與熱能傳輸延時(shí)優(yōu)勢互補(bǔ)，提出一種兩階段短期優(yōu)化調(diào)度策略。文獻(xiàn)［4］針對多種新能源發(fā)電的聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度問題，提出了一種基于魯棒隨機(jī)優(yōu)化理論的兩階段隨機(jī)優(yōu)化調(diào)度方法。文獻(xiàn)［5］針對作為監(jiān)管市場參與者的區(qū)域集成能源系統(tǒng)，建立了一種基于績效的優(yōu)化模型。

在港區(qū)節(jié)能建設(shè)方面，依靠科技進(jìn)步，大力奉行節(jié)能新技術(shù)，積極調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。中國在港區(qū)節(jié)能發(fā)展方面已取得一些成效，上海港、天津港、秦皇島港等港口均開展了綠色港口相關(guān)方面的研究和應(yīng)用［6］，涉及環(huán)境保護(hù)、節(jié)能技術(shù)改造等方面。但對港區(qū)能源規(guī)劃與設(shè)計(jì)方面研究工作欠缺，故本文對綜合能源進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度建模，在供電可靠穩(wěn)定的前提下，根據(jù)實(shí)際情況設(shè)計(jì)不同時(shí)段各能源設(shè)備供電順序，合理規(guī)劃儲能利用率，最大限度利用清潔能源。

本文采用有色Petri網(wǎng)理論和多代理系統(tǒng)技術(shù)，選擇滿足港區(qū)建設(shè)目標(biāo)和約束條件的調(diào)度策略，研究港區(qū)綜合能源服務(wù)的用能優(yōu)化調(diào)度方法。首先就目前港區(qū)能源配置和用電負(fù)荷（power load，PL）情況進(jìn)行分析，其次基于多代理系統(tǒng)和Petri網(wǎng)理論對綜合能源系統(tǒng)進(jìn)行供能和負(fù)荷參數(shù)設(shè)計(jì)，最后利用著色Petri 網(wǎng)Tools 進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度建模，并通過算例仿真分析來驗(yàn)證所采用方法和設(shè)計(jì)模型的有效性。

1 港區(qū)綜合能源系統(tǒng)和負(fù)荷系統(tǒng)

港區(qū)綜合能源系統(tǒng)由分布于港區(qū)的負(fù)荷、電力、可再生能源、天然氣（natural gas，NG）和儲能等子系統(tǒng)組成，具有集中化、復(fù)雜性的特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)如圖1 所示。通過不同子系統(tǒng)相互轉(zhuǎn)換和耦合實(shí)現(xiàn)港區(qū)綜合能源用能最優(yōu)，有利于港區(qū)能源的合理開發(fā)利用，更大限度滿足港區(qū)經(jīng)濟(jì)對電力日益增長的需求。

圖1 港區(qū)綜合能源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)Fig.1 Integrated energy system in the port area

港區(qū)結(jié)合太陽能、潮汐能（tidal energy，TE）、風(fēng)能、地?zé)崮埽╣eothermal energy，GE）等可再生能源發(fā)電，外部輸氣利用熱電聯(lián)供（combined heat?power，CHP）系統(tǒng)將天然氣轉(zhuǎn)化為電能，外部輸電可通過電產(chǎn)氣（power to gas，P2G）系統(tǒng)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換。此外，利用儲能技術(shù)有效地實(shí)現(xiàn)削峰填谷的功能。儲能裝置通過逆變器、轉(zhuǎn)換器和升壓變壓器進(jìn)行天然氣、電力、可再生能源系統(tǒng)并網(wǎng)，根據(jù)需求接在用電負(fù)荷逆變器的交流側(cè)或直流側(cè)，控制靈活。能源集線器傳輸?shù)碾娔芡ㄟ^變壓器傳輸?shù)礁邏夯虻蛪憾耍瑢Ω圩鳈C(jī)械、充電樁、船舶岸電、堆場等港區(qū)工業(yè)生產(chǎn)和居民生活提供電力。

由于不同港區(qū)的日照時(shí)長和風(fēng)力強(qiáng)度不同，風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電具有波動性和隨機(jī)性。港區(qū)采用“自發(fā)自用，余電上網(wǎng)”模式，風(fēng)光互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)利用風(fēng)能與太陽能互補(bǔ)的發(fā)電特性［7］，間斷或聯(lián)合使用這2個(gè)系統(tǒng)來提高發(fā)電效率。在夜晚或光照極少的陰雨天時(shí)，風(fēng)速較高，風(fēng)能可補(bǔ)充光伏發(fā)電。當(dāng)風(fēng)電場產(chǎn)出的電能超過電力需求時(shí)，通過儲能設(shè)備存儲能量。在天氣晴朗無風(fēng)時(shí)，光伏發(fā)電發(fā)揮較好的作用，儲電設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)峰谷充填和抑制能量波動的功能，通過能量轉(zhuǎn)換將機(jī)械能或化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能，提高了系統(tǒng)對風(fēng)力發(fā)電的接納能力。相對于太陽能和風(fēng)能的不穩(wěn)定，地?zé)崮苁禽^為可靠的可再生能源，能源蘊(yùn)藏豐富且使用過程不會產(chǎn)生溫室氣體，但利用率低、熱污染也比較嚴(yán)重［8］。潮汐能在開發(fā)過程中將會受到較大的自然因素的影響，其潮漲、潮落的最大潮位差應(yīng)在10 m 以上，否則難以實(shí)用化［9］。

2 優(yōu)化調(diào)度模型

2.1 目標(biāo)函數(shù)

港區(qū)日前優(yōu)化調(diào)度建立在對用電負(fù)荷可靠穩(wěn)定供電的基礎(chǔ)上，最大程度利用可再生能源、天然氣、儲能等清潔能源。模型是通過給出綜合能源系統(tǒng)在不同時(shí)段設(shè)備供電順序?qū)崿F(xiàn)的，同時(shí)考慮儲能吸收風(fēng)電等過剩可再生能源的功率，將蓄電池吸收功率以負(fù)值形式考慮在目標(biāo)函數(shù)中。

本文研究的調(diào)度模型綜合能源出力優(yōu)化調(diào)度目標(biāo)函數(shù)為

負(fù)荷平衡等式為

2.2 約束條件

2.2.1 能源約束

與可再生能源、天然氣和儲能所提供的電能相比，電網(wǎng)能無限供給電能，故將電網(wǎng)看作一個(gè)無限大的供電裝置。當(dāng)可再生能源、天然氣和儲能系統(tǒng)供給小于負(fù)荷需求時(shí)，電網(wǎng)系統(tǒng)能無限滿足負(fù)荷剩下所需能量，反之大電網(wǎng)不需對此負(fù)荷進(jìn)行工作。

（1）可再生能源供需平衡約束

（2）天然氣供需平衡約束

（3）儲能供需平衡約束

2.2.2 負(fù)荷約束

式中:Lt、和分別為港區(qū)t時(shí)段的響應(yīng)負(fù)荷、失負(fù)荷、不可中斷負(fù)荷和允許的最大負(fù)荷；與NYL、NCE、NSP、NRE、NSB分別為堆場照明、港作機(jī)械、船舶岸電、居民用電和擺渡電動車的負(fù)荷及對應(yīng)數(shù)量。

3 基于Petri網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度模型

在港區(qū)綜合能源系統(tǒng)中，由于不同時(shí)間段的日照強(qiáng)度、風(fēng)速以及負(fù)載工作能力不同，可再生能源、天然氣和儲能的輸出功率和負(fù)荷系統(tǒng)的輸入功率存在一定波動，呈非線性關(guān)系。在優(yōu)化調(diào)度模型的基礎(chǔ)上，采用多代理系統(tǒng)和Petri 網(wǎng)理論，使各能源間協(xié)同作用，合理規(guī)劃配置。

3.1 多代理系統(tǒng)

多代理系統(tǒng)（multi?agent system，MAS）將大而復(fù)雜的有機(jī)整體建設(shè)成小且易于管理的系統(tǒng)。在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，根據(jù)優(yōu)化調(diào)度的要求執(zhí)行任務(wù)，通過自身的控制在各節(jié)點(diǎn)中進(jìn)行遷移，即移動代理（mobile agent，MA）。其在多代理系統(tǒng)中進(jìn)行移動，運(yùn)行方式是完全平等，根據(jù)任務(wù)要求賦予下一個(gè)代理，其在該任務(wù)中起到主導(dǎo)作用，為最優(yōu)者。

多代理系統(tǒng)按照優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)分為個(gè)體層、協(xié)調(diào)層和執(zhí)行層，如圖2 所示。個(gè)體層主要用來獲取各綜合能源設(shè)備的基本參數(shù)，例如可再生能源設(shè)備RDi（i=1，2，…，n），天然氣設(shè)備NDi（i=1，2，…，m），儲能設(shè)備EDi（i=1，2，…，l）。作為系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)是實(shí)際存在的，可隨時(shí)間變化而變化，包括設(shè)備數(shù)量、所供的電量和電能質(zhì)量等。協(xié)調(diào)層是根據(jù)負(fù)荷平衡要求擇優(yōu)并激活任務(wù)，主要是由移動Agent 在個(gè)體層決策得出的可再生能源、天然氣、儲能的主導(dǎo)設(shè)備RED、NGD、ESD構(gòu)成。執(zhí)行層有序執(zhí)行上一層已激活的任務(wù)，得出綜合能源主導(dǎo)設(shè)備MD，進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度。

圖2 MAS功能層Fig.2 MAS functional layer

3.2 Petri網(wǎng)

Petri 網(wǎng)是對并行離散系統(tǒng)的數(shù)學(xué)表示，由托肯庫所、變遷組成。矩陣分析方法是Petri 網(wǎng)常見、基礎(chǔ)且重要的分析方法，標(biāo)識向量表示庫所節(jié)點(diǎn)里的托肯，按照條件使事件儲存狀態(tài)信息不斷發(fā)生變化。

考慮各能源設(shè)備的發(fā)電量和電能質(zhì)量，將標(biāo)識矩陣設(shè)為3元組:agent number是綜合能源系統(tǒng)中各代理設(shè)備的編號，便于判斷各設(shè)備工作先后順序；power quality是各發(fā)電設(shè)備標(biāo)識中的電能質(zhì)量，根據(jù)電能質(zhì)量指標(biāo)值從大到小順序?qū)υO(shè)備進(jìn)行編號，且同組設(shè)備最大值在該組起主導(dǎo)作用；power genera?tion 是各設(shè)備的發(fā)電容量，可將數(shù)據(jù)進(jìn)行量化計(jì)算得出，當(dāng)2個(gè)設(shè)備的電能質(zhì)量相同時(shí)，判斷發(fā)電量的大小，相對大的起主導(dǎo)作用。

3.3 綜合能源系統(tǒng)優(yōu)化調(diào)度模型

著色Petri 網(wǎng)（colored Petri net，CPN）是在Petri網(wǎng)基礎(chǔ)上結(jié)合多代理系統(tǒng)，對復(fù)雜的系統(tǒng)有條理地進(jìn)行層次劃分，運(yùn)用直觀的圖形表示和清晰的矩陣計(jì)算，便于理解和觀察。

首先通過多代理系統(tǒng)將綜合能源系統(tǒng)劃分為圖2所示的3個(gè)功能層，然后應(yīng)用CPN Tools軟件，建立基于Petri 網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度協(xié)作模型，如圖3 所示。其中，TES、TRE、TNG 分別為儲能、可再生能源、天然氣的子模塊。

圖3 基于Petri網(wǎng)的優(yōu)化調(diào)度協(xié)作模型Fig.3 Optimal scheduling cooperation model based on Petri net

其具體求解流程如下:①建立MA 的3 個(gè)功能層，對可再生能源、天然氣和儲能等個(gè)體分別建立優(yōu)化調(diào)度子模型；②數(shù)據(jù)初始化，輸入綜合能源和負(fù)荷數(shù)據(jù)；③通過協(xié)作模塊，篩選個(gè)體層的各能源設(shè)備主導(dǎo)Agent；④求解出整套設(shè)備的運(yùn)行順序，并對負(fù)荷進(jìn)行供電；⑤根據(jù)需求電量選擇供電設(shè)備，規(guī)劃服務(wù)計(jì)劃；⑥由容量檢查返回各能源設(shè)備，保證再次供電的安全穩(wěn)定；⑦通過電網(wǎng)檢查確保港區(qū)負(fù)荷正常工作，尤其當(dāng)清潔能源供電量不足時(shí)，大電網(wǎng)提供剩余所需電量，保證供電可靠性。

（1）可再生能源個(gè)體子模塊

TRE子模塊是天然氣個(gè)體的運(yùn)行模塊。根據(jù)預(yù)測功率和預(yù)測誤差，對Petri 網(wǎng)進(jìn)行能源配置，根據(jù)不同的可再生能源結(jié)構(gòu)將輸入庫所節(jié)點(diǎn)分為4個(gè)部分，分別用WE、SE、TE、GE表示風(fēng)能、光伏、潮汐能、地?zé)崮堋＝o每個(gè)輸入庫所節(jié)點(diǎn)匹配相應(yīng)的初始托肯，形成初始標(biāo)識向量（rei,regi,reqi）（i=1，2，3，4）。然后進(jìn)行TRE選擇，將托肯從輸入庫所轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的變遷節(jié)點(diǎn)TREi（i=1，2，3，4）中，最終生成可再生能源的主導(dǎo)Agent即REA。

為保證供電的可持續(xù)性，設(shè)置電能質(zhì)量綜合指標(biāo)值大于1時(shí)，發(fā)電設(shè)備才對負(fù)荷供電，即按照加權(quán)有向箭頭的約束規(guī)律，如式14所示

將托肯放入到變遷的輸出庫所節(jié)點(diǎn)RE2i（i=1，2，3，4）中，完成Petri網(wǎng)的一次標(biāo)識變化。通過電能質(zhì)量和供電量判斷變遷節(jié)點(diǎn)TREi（i=5，6，7，8）是否滿足，若滿足則激活第二次標(biāo)識變化。負(fù)荷供電條件為

式中:k=2,3,…,n；i,j=1,2,…,且i≠j。

經(jīng)過n次標(biāo)識變化后，直至Petri 網(wǎng)中沒有可以觸發(fā)的變遷節(jié)點(diǎn)，達(dá)到最終穩(wěn)定狀態(tài)，形成終態(tài)標(biāo)識向量，給出可再生能源所有設(shè)備的供電順序。

同理，可設(shè)計(jì)建立儲能的TES子模塊、天然氣的TNG子模塊。

（2）綜合能源協(xié)調(diào)模塊

TMA模塊是對不同能源個(gè)體進(jìn)行協(xié)調(diào)的操作模塊。對個(gè)體層得出的各組供電主導(dǎo)Agent進(jìn)一步仿真，輸入庫所節(jié)點(diǎn)REA、NGA、ESA分別為可再生能源、天然氣、儲能的主導(dǎo)設(shè)備，分別匹配子模塊得出標(biāo)識向量（rea，reag，reaq）、（nga，ngag，ngaq）、（esa，esag，esaq）。經(jīng)過多次標(biāo)識變化，得出不同供電能源的主導(dǎo)設(shè)備MA。其中，BMA為中間過渡Agent。

（3）優(yōu)化調(diào)度執(zhí)行模塊

TOP 模塊是優(yōu)化調(diào)度任務(wù)的執(zhí)行模塊。按照設(shè)備運(yùn)行順序?qū)Υa頭門機(jī)進(jìn)行供電，當(dāng)總供電量（mag）大于等于港作機(jī)械所需用電（plag）時(shí)，輸出剩余電量。為保證供電可靠性，當(dāng)電力設(shè)備電能不足時(shí)，大電網(wǎng)提供剩下所需電能，設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行。

由庫所節(jié)點(diǎn)組成的n維有限集合稱為庫所集，其元素為庫所節(jié)點(diǎn)，根據(jù)供電能源的不同，將庫所節(jié)點(diǎn)劃分為以下幾類。REi（i=1,2,…,n）、NGi（i=1,2,…,n）、ESi（i=1,2,…,n）分別為可再生能源、天然氣、儲能的初始庫所節(jié)點(diǎn)；REki（k=2,…,n;i=1,2,…,m）、NGki（k=2,…,n;i=1,2,…,m）、ESki（k=2,…,n;i=1,2,…,m）分別為3種能源經(jīng)過（n-1）次標(biāo)識變化后的庫所節(jié)點(diǎn)。

由變遷節(jié)點(diǎn)組成的l維有限集合稱為變遷集，其元素稱為變遷節(jié)點(diǎn)，根據(jù)不同能源間的移動情況，令TREi（i=1,2,…,l）、TNGi（i=1,2,…,l）、TESi（i=1,2,…,l）分別為可再生能源、天然氣、儲能各自內(nèi)部移動觸發(fā)的變遷節(jié)點(diǎn)，TMAi（i=1,2,…,l）為不同能源間移動觸發(fā)的變遷節(jié)點(diǎn)。

4 CPN建模仿真

以上海洋山深水港為例，其用電設(shè)備包括:總裝機(jī)容量為500 kW 的2.5 km2港區(qū)堆場照明（大功率LED 燈）；總裝機(jī)容量為3 200 kW 的4 臺港作機(jī)械；總裝機(jī)容量為2 000 kW 的船舶岸電；總裝機(jī)容量800 kW 的居民用電；總裝機(jī)容量為300 kW 的港區(qū)擺渡電動車。

港區(qū)配備裝機(jī)容量為500 kW 的風(fēng)機(jī)；裝機(jī)容量為800 kW 的光伏電池；裝機(jī)容量為1 000 kW的潮汐電站；裝機(jī)容量為800 kW 的地?zé)犭娬荆?臺裝機(jī)容量分別為300 kW 和100 kW 的儲能設(shè)備；4 臺裝機(jī)容量分別為300 kW、200 kW、500 kW和400 kW 的天然氣設(shè)備，并在清潔能源不足時(shí)采取大電網(wǎng)進(jìn)電。

根據(jù)用電負(fù)荷的實(shí)際工作功率、日照和風(fēng)速強(qiáng)度［11—12］，該地區(qū)夏令時(shí)某日負(fù)荷及能源設(shè)備的開啟狀態(tài)以及實(shí)際有效功率如圖4所示。在6:00—18:00堆場照明關(guān)閉，光伏發(fā)電輸出功率隨日照強(qiáng)度發(fā)生變化。在0:00—1:00無船舶靠港，港作機(jī)械和船舶岸電不產(chǎn)生工作功率。在6:00—7:00、8:00—9:00儲能設(shè)備受限于能量或功率約束，由其他能源提供發(fā)電功率［10］。

圖4 某日負(fù)荷需求和設(shè)備功率示意圖Fig.4 Schematic diagram of load demand and equipment power in a day

潮汐能、地?zé)崮芎吞烊粴獾陌l(fā)電量較為穩(wěn)定，給出風(fēng)能、太陽能和儲能在該日不同時(shí)段的供能率，如圖5所示。可再生能源的利用率較高，風(fēng)機(jī)發(fā)電功率隨著風(fēng)力的大小在1日內(nèi)發(fā)生一定波動。在一些時(shí)段，可再生能源和天然氣滿足用電負(fù)荷電量的同時(shí)，儲能設(shè)備吸收其他能源的過剩發(fā)電功率。當(dāng)儲能為負(fù)時(shí)，說明此時(shí)蓄電池在完全充電。

圖5 某日風(fēng)光儲能供能率Fig.5 Energy supply rate of wind energy storage in a day

根據(jù)負(fù)荷實(shí)際工作狀態(tài)、能源設(shè)備的電能質(zhì)量和不同時(shí)段的發(fā)電量，使用CPN Tools工具對離散動態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建模，折算量化后得標(biāo)識矩陣。從狀態(tài)空間報(bào)告數(shù)據(jù)來看，該模型是活的、有界的、可達(dá)的，變遷的公平性良好。在某些時(shí)間設(shè)備不運(yùn)行的情況下，在模型中將該設(shè)備電能質(zhì)量設(shè)置為1，使其變遷不觸發(fā)，此時(shí)發(fā)電設(shè)備不對負(fù)荷供電。

在10:00—11:00可再生能源中風(fēng)機(jī)和光伏電池組的發(fā)電功率分別為220 kW和1 120 kW，總負(fù)荷功率為4 700 kW。相關(guān)標(biāo)識矩陣如下:可再生能源設(shè)備中風(fēng)機(jī)為（1，22，2）、光伏電池組為（2，112，3）、潮汐電站為（3，100，5）、地?zé)犭娬緸椋?，80，4），天然氣設(shè)備分別為（5，30，3）、（6，20，2）、（7，50，3）、（8，40，3），儲能設(shè)備為（9，10，4）、（10，6，3）。

根據(jù)圖3 的Petri 網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度協(xié)作模型，當(dāng)設(shè)備均在線時(shí)，可再生能源設(shè)備作為主導(dǎo)設(shè)備，儲能和天然氣設(shè)備依次供電，仿真模型表明，根據(jù)設(shè)備的agent number 可知設(shè)備的供電順序?yàn)?、4、2、1、9、10、7、8、5、6，在該時(shí)段供電設(shè)備全部供電，滿足用電負(fù)荷所需電量，不需要大電網(wǎng)供電。

該模型結(jié)合用電負(fù)荷的大小，考慮太陽能、風(fēng)能等不穩(wěn)定因素，有效得對綜合能源進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)度，給出不同時(shí)段清潔能源設(shè)備的供電順序。港區(qū)綜合能源系統(tǒng)依據(jù)可再生能源和儲能出力特性，合理分配多種能源間的相互轉(zhuǎn)換，這不僅確保了供電的可靠性和穩(wěn)定性，也極大地節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境。

5 結(jié)束語

本文運(yùn)用Petri網(wǎng)和多代理系統(tǒng)對可再生能源、天然氣、儲能等模塊分別進(jìn)行建模，同時(shí)考慮用能負(fù)荷需求和不穩(wěn)定能源的供電量等，構(gòu)建港區(qū)綜合能源系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)度模型。利用CPN Tools仿真，根據(jù)各自設(shè)備的產(chǎn)能情況，動態(tài)調(diào)整不同能源的供能比例。在較大程度使用一次能源和儲能的前提下，確保港區(qū)負(fù)荷的平穩(wěn)運(yùn)作。通過對仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到1天不同時(shí)段能源設(shè)備的供電順序和能源利用率，保證機(jī)械在有條不紊運(yùn)作的同時(shí)盡可能利用清潔能源。該模型高效利用可再生能源、充分開展儲能技術(shù)，極大地降低了港區(qū)的作業(yè)成本，減少了化石能源的消耗和排放量，向綠色港區(qū)發(fā)展。未來將對現(xiàn)有的Petri網(wǎng)模型進(jìn)行優(yōu)化，在CPN模型中考慮能源設(shè)備供應(yīng)港區(qū)不同負(fù)荷時(shí)，優(yōu)先對不可中斷負(fù)荷進(jìn)行供電，并判斷可中斷負(fù)荷不作業(yè)帶來的效益損失。