(19)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 202211204353.4 (22)申请日 2022.09.29 (71)申请人 大连海事大学 地址 116026 辽宁省大连市高新园区凌海 路1号 (72)发明人 单麒赫　张欣　宋晶　滕菲　 (74)专利代理 机构 大连东方专利代理有限责任 公司 21212 专利代理师 陈丽　李洪福 (51)Int.Cl. H02J 3/38(2006.01) H02J 3/28(2006.01) (54)发明名称 基于多模态网络的低碳港口微电网及其分 布式能源管理方法 (57)摘要 本发明提出了基于多模态网络的低碳港口 微电网及其 分布式能源管理方法， 该低碳港口微 电网包括： 主电网、 供电设备、 碳捕集设备和碳封 存设备； 主电网、 供电设备、 碳捕集设备和碳封存 设备之间基于多模态网络进行数据通信。 每种模 态由数据层、 控制层、 服务层组成， 实现了不同模 态下各个能源主体间的信息交互， 提升了港口发 电设备、 主电网和碳捕集碳封存设备之间网络通 信的性能。 分布式能源管理方法中在并网运行模 式和孤岛运行模式， 分别基于多智能体领导跟随 一致性和平均一致性实现了低碳港口微电网分 布式能源管 理， 能够降低港口微电网的运行成本 和碳排放量， 实现了 港口经济、 安全、 稳定运行。 权利要求书4页 说明书11页 附图7页 CN 115549189 A 2022.12.30 CN 115549189 A 1.一种基于多模态网络的低 碳港口微电网， 其特征在于， 所述低 碳港口微电网包括： 主 电网、 供电设备、 碳捕集设备和碳封存设备； 主电网、 供电设备、 碳捕集设备和碳封存设备之 间基于多模态网络进行数据通信； 所述供电设备包括： 港口电厂、 风力发电设备、 光伏发电 设备和储能设备； 所述主电网为第一通信模态， 所述供电设备为第二通信模态， 所述碳捕集 设备和碳封存设备为第三 通信模态。 2.根据权利要求1所述的基于多模态网络的低 碳港口微电网， 其特征在于， 每种 模态包 括： 对港口设备节点状态信息和功能实例定义的数据层； 数据层与物理层通过路由相连， 进行数据传输； 多模态寻址与路由的控制层； 控制层 向上承接服务层， 实现港口微电网单一模态与不 同模态间寻址与路由， 向下控制数据层， 将港口微电网上层业务的不同需求计算转换成数 据层控制信息， 通过港口多模态控制器， 根据港口微电网的服务需求定义多样化路由， 实现 多模态寻址互联互通与按需切换； 对系统建模进行算法分析并进行能源管理 的服务层； 所述服务层用于通过分析需求与 当前港口模式进行能源管理方法的生成。 3.根据权利要求2所述的基于多模态网络的低 碳港口微电网， 其特征在于， 通过分析需 求与当前港口模式进行能源管理方法的生成， 包括： 建立各种设备运行模型， 根据需求得到目标函数和相关约束； 构建低碳港口微电网能源管理模型； 根据港口微电网运行模式设计分布式能源管理方法。 4.一种根据权利要求1～3任一项所述的基于多模态网络的低碳港口微电网的分布式 能源管理方法， 其特 征在于， 所述方法包括以下步骤： 采集港口的负荷需求总量和港口各个供电设备的供电量， 获取港口微电网的运行模 式； 所述运行模式包括： 并网运行模式和孤岛运行模式； 在并网运行模式时， 港口微电网由 主电网、 港口电厂、 光伏发电、 风力发电和储能设备为港口负载供电； 在孤岛运行模式时， 港 口微电网由港口电厂、 光伏发电、 风力发电和蓄电池为港口负载供电， 主电网不为港口供 电； 基于港口供电设备运行成本参数， 解析运行成本函数， 以港口微电网运行成本最小作 为优化目标， 建立港口微电网最优能源管理模型； 根据港口微电网所处运行模式， 采用不同的方法进行能源管理； 当港口微电网处于并 网运行模式时， 采用多智能体领导跟随一致性算法求解港口微电网能源管理问题； 当港口 微电网处于孤岛运行模式时， 采用 多智能体平均一致性算法求解港口微电网能源管理问 题。 5.根据权利要求4所述的分布式能源管理方法， 其特征在于， 并网运行模式下， 低碳港 口微电网的能源管理模型为：权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 115549189 A 2孤岛运行模式下， 低碳港口微电网的能源管理模型为： 其中， F是港口微电网的总成本； F1是发电和储能设备的运行成本； F2是与主电网交易成 本； F3是碳相关成本； PM是向主电网购电的功率值； Pcc是碳捕集设备的总能耗； Pcs是碳封存 的能耗； Pcc是碳捕集设备的总能耗； Pi是第i个设备的供电量； Pimin和Pimax分别是第i个发电 设备的最小输出功率与最大输出功率。 6.根据权利要求5所述的分布式能源管理方法， 其特征在于， 并网运行模式的分布式算 法， 包括以下步骤： 对电价λ进行迭代， 迭代方式遵循领导跟随一致性算法； 迭代过程如下式 ： 计算每个发电设备节点第k次迭代的发电量； 对于每个发电设备的发电量， 采用领导跟随一致性算法计算低 碳港口微电网所有发电 设备节点在k+1次迭代的局部不匹配值； 根据已知的Pi(k)估计局部的不匹配值， 公式如下： 其中， ΔPi(k)是在第k次迭代实际的局部不匹配值， 是在第k次迭代估计的局部 不匹配值； 表示对于主电网的邻居单元， 在每次迭代中会直接得 到主电网的功率补充， 在第k+1次迭代， 功率估计局部的不匹配值如下式： 其中， PM(k+1)是k+1时刻主电网向邻居节点的补充功率值， 表示在k时刻的补充功率值 与所有邻居节点 不匹配值的和； 对上述步骤进行重复迭代计算， 直到迭代的功率不匹配值为0， 并且所得结果满足所构 造数学模型的约束条件， 得到全局最优解。 7.根据权利要求5所述的分布式能源管理方法， 其特征在于， 孤岛运行模式的分布式算 法， 包括以下步骤：权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 115549189 A 3