基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整方法及装置与流程

本公开涉及船舶岸基供电，尤其涉及一种基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整方法及装置。

背景技术：

1、大中型船舶通常使用柴油发电机组供给电力。为提高船舶运输的经济性，船舶使用残渣油作为主要燃料。残渣燃料油密度大、粘度高、成分复杂，在燃烧过程中会持续产生大量的硫氧化物、氮氧化物等大气污染物，对航行区域造成较为严重的空气污染，同时也会排放大量的温室气体。船舶靠港期间为保证船员生活、货物装卸和船舶安全的电力供给，需要船舶发电机组持续运行,使得船舶靠港发电过程中产生的废气成为港口区域大气污染物及温室气体的主要来源。

2、船舶靠港后停止辅机发电使用岸上电源，可以有效地与其他新能源发电设施配合，减少港口区域内温室气体及大气污染物的排放，同时减少船舶发电设备的磨损，改善船员生活质量，是国际航运业公认的船舶节能减排技术手段。

3、船舶岸基供电技术的实际应用环境极为复杂。码头电网随厂内装卸强度的变化会产生较大的波动，不同类型、吨位、货物装载状态的船舶用电需求千差万别，各类复杂因素导致船岸电力系统难以兼容，存在较大的用电风险。在不进行风险控制的情况下盲目供电，容易造成无法供电或者供电不稳定的情况，并可能引发用电事故。严重时可能导致大型船舶不能离泊，造成数以百万计的经济损失。

4、为预防船舶岸基用电风险，行业内一般在船舶供电前仅对电压、频率、容量等部分供电参数进行对比，在基本一致的情况下即开始供电。在实际应用过程中上述方法存在较大的不准确性，仅考虑了码头岸电设施和船舶供电参数的一致性，未考虑码头电源设施波动对船舶用电安全性的影响；仅考虑了船岸电力系统设计阶段用电参数的一致性，未考虑船岸电力系统实际建设完成后的用电参数一致性，导致船舶岸基供电风险控制的整体水平不高，极易发生供电失败的情况，船舶实际用电安全性与预估情况产生存在较大差异。与此同时，由于缺少有效方法分析用电风险发生的原因、位置和程度，使得风险控制技术措施难以准确实施，无法在再次供电前消除或控制用电风险。上述问题的存在，极大地影响了船舶使用岸电的信心和意愿，造成了大量岸电设施的闲置，阻碍了船舶温室气体及大气污染物减排目标的达成。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本公开提供一种基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整方法及装置。

2、根据本公开实施例的第一方面，提供一种基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整方法，包括：

3、根据船岸供电系统中的设施确定拓扑结构；

4、获取船岸供电系统的供电设施的特性数据，并根据所述特性数据在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构；

5、根据标注后的拓扑结构和特性数据进行兼容性评估，得到兼容性评估结果；

6、根据所述兼容性评估结果，确定所述船岸供电系统的风险位置及风险等级；

7、根据所述船岸供电系统的风险位置及风险等级，优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构。

8、在一个实施例中，优选地，根据船岸供电系统中的设施确定拓扑结构，包括：

9、根据船岸供电系统的设计文件将船岸供电系统中的各类设施作为拓扑结构的节点，动力电缆连线和控制电缆作为拓扑结构的连线；

10、根据所述船岸供电系统的供电方向排列各节点，并添加连线，以得到所述船岸供电系统的拓扑结构。

11、在一个实施例中，优选地，

12、所述船岸供电系统中的设施包括：电源类设施、码头用电设备和船舶，所述特性数据包括电力特性数据、接口及位置特性数据、功能特性数据、安全特性数据和环境特性数据。

13、在一个实施例中，优选地，所述供电设施的特征数据根据岸电设施设计到实船供电的不同阶段划分为：系统设计及设备选型特性数据、实际运行及功能实现特性数据、外部条件特性数据，获取所述供电设施的特性数据，并根据所述特性数据在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构包括：

14、根据所述船岸供电系统的设计文件确定所述系统设计及设备选型特性数据；

15、根据所述船岸供电系统的现场测量数据确定所述实际运行及功能实现特性数据；

16、根据所述船岸供电系统的现场勘查数据确定所述外部条件特性数据；

17、根据所述拓扑结构确定所述船岸供电系统的节点的输入侧特性和输出侧特性，连线的功能特性和方向特性；

18、根据所述供电设施的特性数据，节点的输入侧特性和输出侧特性以及连线的功能特性和方向特性在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构。

19、在一个实施例中，优选地，根据标注后的拓扑结构和特性数据进行兼容性评估，得到兼容性评估结果，包括：

20、当所述船岸供电系统处于设计阶段时，根据所述特性数据分别评估船岸供电设施供电能力满足典型靠泊船舶用电需求的能力、码头电源设施供电能力满足船岸供电设施用电需求的能力、其他码头用电设施对船岸供电系统稳定性的影响情况以及船岸供电系统安全功能的有效性；

21、在船岸供电系统包含的各类设施及船舶建造完成后，比对模拟测试系统获得的特性数据与设计阶段获得的特性数据的一致性，根据差异情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行修正；

22、在船岸供电系统实船供电前，比对实际供电船舶岸电特性数据与典型靠泊船舶电特性的一致性，根据差异情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行修正；

23、在船岸供电系统实船供电的过程中，当各类供电设施或船舶的特性数据超出兼容性评估结果的范围时，根据超出情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行实时修正。

24、在一个实施例中，优选地，所述船岸供电系统的风险等级包括第一等级、第二等级、第三等级、第四等级和第五等级，所述第一等级表示可安全用电，所述第二等级表示外部条件影响船岸供电系统的稳定性，第三等级表示运行工况影响船岸供电系统的稳定性，所述第四等级表示缺少必要功能造成所述船岸供电系统无法使用，所述第五等级表示重要设备性能存在缺陷，使用时易造成用电事故。

25、在一个实施例中，优选地，优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，包括：

26、在船岸供电系统处于设计阶段时，根据所述兼容性评估结果，通过设计变更和设备选型变更优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以消除第三等级、第四等级和第五等级的供电风险，通过预设的预防措施和控制措施优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以减弱第二等级的供电风险；

27、在船岸供电系统实船供电前，当所述第三等级和第四等级、第五等级的供电风险同时出现时，优先通过负载控制和保护值变更将第四等级和第五等级的供电风险降低至第三等级，并控制运行工况消除风险；；

28、当码头岸电设施供电能力明显不能满足实际靠泊船舶用电需求时，通过船岸设施改造优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以消除第四等级和第五等级的供电风险；

29、当出现引起第二等级的供电风险的外部条件时，通过改变船舶用电时间、改变船舶靠泊方式和增加临时控制措施优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以减弱第二等级的供电风险。

30、根据本公开实施例的第二方面，提供一种基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整装置，包括：

31、第一确定模块，用于根据船岸供电系统中的设施确定拓扑结构；

32、获取模块，用于获取船岸供电系统的供电设施的特性数据，并根据所述特性数据在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构；

33、评估模块，用于根据标注后的拓扑结构和特性数据进行兼容性评估，得到兼容性评估结果；

34、第二确定模块，用于根据所述兼容性评估结果，确定所述船岸供电系统的风险位置及风险等级；

35、调整模块，用于根据所述船岸供电系统的风险位置及风险等级，优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构。

36、在一个实施例中，优选地，获取模块用于：

37、根据船岸供电系统的设计文件将船岸供电系统中的各类设施作为拓扑结构的节点，动力电缆连线和控制电缆作为拓扑结构的连线；

38、根据所述船岸供电系统的供电方向排列各节点，并添加连线，以得到所述船岸供电系统的拓扑结构。

39、在一个实施例中，优选地，

40、所述船岸供电系统中的设施包括：电源类设施、码头用电设备和船舶，所述特性数据包括电力特性数据、接口及位置特性数据、功能特性数据、安全特性数据和环境特性数据。

41、在一个实施例中，优选地，所述供电设施的特征数据包括：系统设计及设备选型特性数据、实际运行及功能实现特性数据、外部条件特性数据，获取模块用于：

42、根据所述船岸供电系统的设计文件确定所述系统设计及设备选型特性数据；

43、根据所述船岸供电系统的现场测量数据确定所述实际运行及功能实现特性数据；

44、根据所述船岸供电系统的现场勘查数据确定所述外部条件特性数据；

45、根据所述拓扑结构确定所述船岸供电系统的节点的输入侧特性和输出侧特性，连线的功能特性和方向特性；

46、根据所述供电设施的特性数据，节点的输入侧特性和输出侧特性以及连线的功能特性和方向特性在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构。

47、在一个实施例中，优选地，所述评估模块用于：

48、当所述船岸供电系统处于设计阶段时，根据所述特性数据分别评估船岸供电设施供电能力满足典型靠泊船舶用电需求的能力、码头电源设施供电能力满足船岸供电设施用电需求的能力、其他码头用电设施对船岸供电系统稳定性的影响情况以及船岸供电系统安全功能的有效性；

49、在船岸供电系统包含的各类设施及船舶建造完成后，比对模拟测试系统获得的特性数据与设计阶段获得的特性数据的一致性，根据差异情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行修正；

50、在船岸供电系统实船供电前，比对实际供电船舶岸电特性数据与典型靠泊船舶电特性的一致性，根据差异情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行修正；

51、在船岸供电系统实船供电的过程中，当各类供电设施或船舶的特性数据超出兼容性评估结果的范围时，根据超出情况对船岸供电系统的兼容性评估结果进行实时修正。

52、在一个实施例中，优选地，所述船岸供电系统的风险等级包括第一等级、第二等级、第三等级、第四等级和第五等级，所述第一等级表示可安全用电，所述第二等级表示外部条件影响船岸供电系统的稳定性，第三等级表示运行工况影响船岸供电系统的稳定性，所述第四等级表示缺少必要功能造成所述船岸供电系统无法使用，所述第五等级表示重要设备性能存在缺陷，使用时易造成用电事故。

53、在一个实施例中，优选地，调整模块用于：

54、在船岸供电系统处于设计阶段时，根据所述兼容性评估结果，通过设计变更和设备选型变更优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以消除第三等级、第四等级和第五等级的供电风险，通过预设的预防措施和控制措施优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以减弱第二等级的供电风险；

55、在船岸供电系统实船供电前，当所述第三等级和第四等级、第五等级的供电风险同时出现时，优先通过负载控制和保护值变更将第四等级和第五等级的供电风险降低至第三等级，并控制运行工况消除风险；；

56、当码头岸电设施供电能力明显不能满足实际靠泊船舶用电需求时，通过船岸设施改造优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以消除第四等级和第五等级的供电风险；

57、当出现引起第二等级的供电风险的外部条件时，通过改变船舶用电时间、改变船舶靠泊方式和增加临时控制措施优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构，以减弱第二等级的供电风险。

58、根据本公开实施例的第三方面，提供一种基于拓扑结构的船岸供电设施特性优化调整装置，包括：

59、处理器；

60、用于存储处理器可执行指令的存储器；

61、其中，所述处理器被配置为：

62、根据船岸供电系统中的设施确定拓扑结构；

63、获取船岸供电系统的供电设施的特性数据，并根据所述特性数据在所述拓扑结构中进行标注，得到标注后的拓扑结构；

64、根据标注后的拓扑结构和特性数据进行兼容性评估，得到兼容性评估结果；

65、根据所述兼容性评估结果，确定所述船岸供电系统的风险位置及风险等级；

66、根据所述船岸供电系统的风险位置及风险等级，优化调整所述船岸供电系统的拓扑结构。

67、根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，该指令被处理器执行时实现第一方面实施例中任一项所述方法的步骤。

68、本公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

69、本发明实施例中，使用拓扑结构分析的方法对影响船舶使用岸电的主要原因、发生节点和风险等级进行分析，并根据分析结果进行特性优化调整，提高船舶岸基供电的安全性及稳定性，达到有效控制船舶岸基供电风险的目的，可以有效促进船舶岸基供电使用率的提高。

70、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。