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基于分布式优化的智能港口能源管理
| 论文题名： | 基于分布式优化的智能港口能源管理 |
| 关键词： | 智能港口;能源管理;分布式优化;信息网络 |
| 摘要： | 作为航运业经济增长的重要推动力，港口的能源消费主要依赖于传统燃油和煤炭，加剧了能源危机和环境污染。在当前碳达峰和碳中和的能源转型关键阶段，港口需要摆脱对传统化石能源的依赖，增加风电、水电和光伏等可再生能源的消费占比，发展战略向绿色转型，能源结构向深度脱碳转型。随着可再生能源的高比例并网，港口信息能源系统呈现出强耦合和强分布式的特点，港口能源管理也由原来的集中式管理向分布式管理转化。鉴于此，本文利用分布式优化理论，从港口信息能源系统的经济性和安全性出发，设计了分布式的优化调度方法，其主要研究工作如下： （1）港口信息能源系统中存在着以电为中心，电-热-气等不同能源形式之间的多能耦合关系。为了提高港口能源的综合利用效率，本文考虑了电-热-气耦合下的港口信息能源系统。首先分析港口能源设备之间的能量转换耦合关系，主要表现在供能方式涵盖了电-热-气等多种能源形式，设备的用能类型可进行耦合替代；然后针对含有电-热-气耦合的港口信息能源系统，利用交替方向乘子法设计了分布式优化调度方法；之后，通过Karush-Kuhn-Tucker条件和平均一致性，证明了港口信息能源系统在所提出的分布式优化调度方法下实现社会福利最大化；最后通过仿真实验，验证了该分布式优化调度方法不仅完成了港口能源设备的协同优化运行，同时还实现了分布式能源设备的即插即用功能，提高了港口能源的综合利用效率。 （2）港口信息能源系统中能量流与信息流的深度融合促进了能源的高效利用，系统的安全边界也不断延伸，信息安全问题不容忽视。本文考虑了虚假数据注入攻击下的港口信息能源系统，攻击者可篡改能源设备的交互信息，穿透信息系统和能源系统的边界，引发港口能源设备的严重故障。首先利用分层网络模型，分析了虚假数据注入攻击对港口信息能源系统的影响。然后通过对港口信息网进行分层拓扑重构，提高了信息网络的稳健性，从而实现了能源设备的安全运行，实现了虚假数据注入下的安全分布式优化调度。最后通过仿真实验，验证了所提出的安全分布式优化调度的有效性，提升了港口信息能源系统的主动防御能力，为港口能源设备的安全运行提供保障。 |
| 作者： | 张琼月 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 单麒赫 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 大连海事大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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