电动船舶的充换电调度方法、装置及系统与流程

本发明涉及远程控制，特别是指一种电动船舶的充换电调度方法、装置及系统。

背景技术：

1、随着人们对环境和能源的关注和重视，电动船舶以其环保、节能等优势，成为替代传统燃油轮船的选择。随着电动船舶的普及推广，将成为新的用电负荷增长点，将会对码头电网、供电设施产生不可忽视的影响。现有技术中，码头因为用地限制和昂贵的增容改造成本，不利于电动船舶的大规模接入；由于船舶动力需求较大，所需电池容量较大，导致电动船舶无法快速的完成充电操作，影响整个码头和船舶的运转效率。

2、在现有技术中，单一的充电模式，会导致部分船舶难以利用停泊时间完成充电，从而影响效率。另外，对于电动船舶换电优化，相关研究集中于自动化换电模式上，但是电动船舶由于容量大、保护材料多等，成本巨大，因此电池的数量对于码头和船东来说，均是成本控制的关键。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种电动船舶的充换电调度方法、装置及系统，用以解决现有技术中电动船舶的充换电导致码头和船舶的运转效率较低的问题。

2、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种电动船舶的充换电调度方法，应用于调度系统，包括：

3、接收电动船舶的船载终端发送的用电需求信息；

4、根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果；

5、根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息；

6、向所述船载终端和所述供电设备发送所述调度信息。

7、可选地，所述用电需求信息包括：

8、充电请求或者换电请求；

9、电池包的电荷状态(state of charg，soc)信息；

10、所述电动船舶的航程目的地信息；

11、所述电动船舶的到港时间信息；

12、所述电动船舶的停泊时间信息。

13、可选地，在所述用电需求信息包括所述充电请求的情况下，所述供电设备包括充电设备；

14、在所述用电需求信息包括所述换电请求的情况下，所述供电设备包括换电设备。

15、可选地，所述根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果，包括：

16、根据所述用电需求信息中的充电需求信息，对所述充电需求信息对应的第一电动船舶以及充电设备进行充电第一条件判断；

17、在所述第一电动船舶以及所述充电设备满足所述充电第一条件的情况下，对所述第一电动船舶以及所述充电设备进行充电第二条件判断；

18、在所述第一电动船舶以及所述充电设备满足所述充电第二条件的情况下，确定所述第一电动船舶以及所述充电设备满足充电的预定条件。

19、可选地，所述方法还包括：

20、在所述第一电动船舶和/或所述充电设备不满足所述充电第一条件的情况下，对所述第一电动船舶和换电设备进行换电第一条件判断。

21、可选地，所述充电第二条件包括：

22、所述充电设备的数量大于所述第一电动船舶的数量。

23、可选地，所述根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息，包括：

24、在所述第一电动船舶以及所述充电设备满足充电的预定条件的情况下，根据所述充电需求信息，对所述第一电动船舶进行充电排序，获得所述第一电动船舶对应的第一调度信息；

25、或者，

26、在所述第一电动船舶和/或所述充电设备不满足所述充电第二条件的情况下，采用充电双目标函数对所述第一电动船舶进行充电排序的优化调度，获得所述第一电动船舶对应的第一调度信息。

27、可选地，所述充电双目标函数包括：令所有第一电动船舶的充电等待时间最短的第一目标函数，以及令所有第一电动船舶的电池成本最优的第二目标函数。

28、可选地，所述第一目标函数如下：

29、

30、其中，tarrive,i表示第i艘船舶的到港时间，tleave,j表示第i艘船舶到港时正在充电的第j艘船舶的离港时间，n表示第i艘船舶到港时正在充电的船舶数量，i＝n+1、n+2、……、n；j＝1、……、i-1，n表示满足充电第一条件的第一电动船舶的数量与n的和。

31、可选地，所述方法还包括：

32、计算第j艘船舶的离港时间；

33、其中，所述第j艘船舶的离港时间tleave,j的计算公式如下：

34、

35、其中，socarrive,j表示所述第j艘船舶发送充电请求时的电池的电荷状态，sj为所述第j艘船舶的电池容量，pj为所述第j艘船舶正在使用的充电设备的充电功率，ηj为所述第j艘船舶的充电效率。

36、可选地，所述第二目标函数如下：

37、

38、其中，f1,i表示第i艘船舶的充电过程中的成本，f2,i表示所述第i艘船舶行程结束后电池的剩余价值，i＝1、……、n。

39、可选地，所述第i艘船舶的充电过程中的成本以及所述第i艘船舶行程结束后电池的剩余价值的计算公式如下：

40、

41、其中，pi,t表示所述第i艘船舶在第t时刻的充电功率，tleave,i表示第i艘船舶的离港时间，tstart,i表示第i艘船舶的开始充电的时间，c(t)表示所述第i艘船舶在第t时刻的峰谷电价，δt表示所述第i艘船舶的开始充电的时间与离港时间的时间差值；socend,i表示所述第i艘船舶完成航程后的电池剩余电荷，cr表示所述第i艘船舶的电池电量残值回收价值，si为第i艘船舶的电池容量。

42、可选地，所述采用双目标函数对所述第一电动船舶进行充电排序的优化调度，获得所述第一电动船舶对应的第一调度信息，包括：

43、基于第一目标函数对所述第一电动船舶进行充电排序，获得令所有第一电动船舶的充电等待时间最短的至少一个第一排序结果；

44、基于所述第二目标函数，对所述第一电动船舶进行充电排序，获得令所有第一电动船舶的电池成本最优的至少一个第二排序结果；

45、根据所述第一排序结果和所述第二排序结果，确定满足充电双目标函数的充电群组，所述充电群组指示所述第一电动船舶对应的第一调度信息；

46、所述充电群组如下：

47、

48、其中，ti,x表示第i艘船舶将于t时刻到达第x个充电设备进行充电，y表示充电设备的数量，q表示待充电的第一电动船舶的数量。

49、可选地，所述第一调度信息包括以下至少一项：

50、充电泊位；

51、充电时间；

52、等待泊位；

53、等待时间。

54、可选地，所述根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果，包括：

55、根据所述用电需求信息中的换电需求信息，对所述换电需求信息对应的第二电动船舶以及换电设备进行换电第一条件判断；

56、在所述第二电动船舶以及所述换电设备满足所述换电第一条件的情况下，对所述第二电动船舶以及所述换电设备进行换电第二条件判断；

57、在所述第二电动船舶以及所述换电设备满足所述换电第二条件的情况下，确定所述第二电动船舶以及所述换电设备满足换电的预定条件。

58、可选地，所述方法还包括：

59、在所述第二电动船舶和/或所述换电设备不满足所述换电第一条件的情况下，对所述第二电动船舶和充电设备进行充电第一条件判断。

60、可选地，所述充电第一条件包括：

61、所述充电设备正常工作；

62、电动船舶的停泊时间，大于充足所需电量的第一时间。

63、可选地，所述换电第一条件包括：

64、所述换电设备正常工作；

65、电动船舶的电池包满足换电要求。

66、可选地，所述换电第二条件包括；

67、所述换电设备的数量大于所述第二电动船舶的数量。

68、可选地，所述根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息，包括：

69、在所述第二电动船舶以及所述换电设备满足换电的预定条件的情况下，根据所述换电需求信息，对所述第二电动船舶进行换电排序，获得所述第二电动船舶对应的第二调度信息；

70、或者，

71、在所述第二电动船舶和/或所述换电设备不满足所述换电第二条件的情况下，根据换电紧急程度对所述第二电动船舶进行换电排序的优化调度，获得所述第二电动船舶对应的第二调度信息。

72、可选地，通过如下公式计算所述待换电的第二电动船舶的换电紧急程度：

73、

74、其中，ua表示第a艘第二电动船舶的换电紧急程度，和ω分别为权重值，且socarrive,a表示所述第a艘第二电动船舶发送换电请求时的电池的电荷状态，socneed,a表示所述第a艘第二电动船舶需要的电荷量。

75、可选地，在根据所述换电紧急程度，对所述第二电动船舶进行换电排序的优化调度之后，所述方法还包括：

76、将根据换电紧急程度进行换电排序的所有第二电动船舶中的前m艘船舶进行换电处理，将所有第二电动船舶中的b艘船舶进行充电处理；

77、其中，m表示换电设备的数量，b表示所有第二电动船舶中除去m艘船舶剩余的船舶数量，b＝m-m，m表示根据换电紧急程度进行换电排序的所有第二电动船舶的数量。

78、可选地，在根据所述换电紧急程度，对所述第二电动船舶进行换电排序的优化调度之后，所述方法还包括：

79、根据所述换电设备的数量以及充电成功率，确定所述根据换电紧急程度进行换电排序的所有第二电动船舶中实际进行换电的第二电动船舶的第一数量；

80、将所述第一数量对应的第二电动船舶进行换电处理，将所有第二电动船舶中除所述第一数量之外的其余第二电动船舶进行充电的预定条件判断；将不满足所述充电的预定条件的第二电动船舶进行换电处理，将满足所述充电的预定条件的第二电动船舶进行充电处理。

81、可选地，所述第二调度信息包括以下至少一项：

82、换电泊位；

83、换电时间；

84、等待泊位；

85、等待时间。

86、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种电动船舶的充换电调度装置，应用于调度系统，包括：

87、需求接收模块，用于接收电动船舶的船载终端发送的用电需求信息；

88、充换电分析判断模块，用于根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果；

89、优化排序模块，用于根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息；

90、结果发送模块，用于向所述船载终端和所述供电设备发送所述调度信息。

91、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种调度系统，包括：收发器和处理器；

92、所述收发器用于：接收电动船舶的船载终端发送的用电需求信息；

93、所述处理器用于：根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果；

94、根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息；

95、所述收发器还用于：向所述船载终端和所述供电设备发送所述调度信息。

96、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种调度系统，包括：收发器、处理器、存储器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的程序或指令；所述处理器执行所述程序或指令时实现上述的电动船舶的充换电调度方法。

97、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种电动船舶的充换电调度系统，包括：调度系统、船载终端以及供电设备；

98、其中，所述船载终端向所述调度系统发送用电需求信息；

99、所述调度系统根据所述用电需求信息，确定所述电动船舶以及供电设备是否满足供电的预定条件，获得判断结果；根据所述判断结果，确定对所述电动船舶的调度信息；向所述船载终端和所述供电设备发送所述调度信息；

100、所述供电设备根据所述调度信息，在所述船载终端对应的电动船舶到港后，为所述电动船舶进行供电。

101、为达到上述目的，本发明的实施例提供一种可读存储介质，其上存储有程序或指令，所述程序或指令被处理器执行时实现如上所述的电动船舶的充换电调度方法的步骤。

102、本发明的上述技术方案的有益效果如下：

103、本技术的实施例，调度系统根据电动船舶的船载终端发送的用电需求信息，对电动船舶以及供电设备进行预定条件判断，并根据判断结果获得对所述电动船舶的调度信息，将所述调度信息发送至船载终端以及供电设备，以使船载终端以及供电设备在船舶到港后完成相应的充换电，实现电动船舶充换电请求调度，克服了单一充电(换电)模式下的效率缺陷，极大程度缓解了港口用电压力。