(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 202210936872.3 (22)申请日 2022.08.05 (71)申请人 河海大学 地址 210098 江苏省南京市西康路1号 (72)发明人 普月　刘皓明　王健　杨志豪　 袁晓玲　许一洲　高煜焜　于丽芳　 (74)专利代理 机构 南京天华专利代理有限责任 公司 32218 专利代理师 李德溅 (51)Int.Cl. G06Q 10/08(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06N 3/12(2006.01) G06Q 50/06(2012.01) (54)发明名称 一种港口综合能源系统与集装箱物流系统 协同调度方法 (57)摘要 本发明公开了一种港口综合能源系统与集 装箱物流系统协 同调度方法， 步骤如下： 构建港 口综合能源系统与港口集装箱物流系统协同调 度架构； 基于船舶平均在港时间最短和物流调度 成本最低建立港口集装箱物流系统联合优化调 度模型及作业用能模型； 基于系统运行成本最低 建立港口综合能源系统多能流耦合优化调度模 型与能量出力模 型； 构建基于柔性流水线车间调 度原理的港口集装箱物流调度流程模 型； 构建计 及双重不确定性的港口综合能源系统与港口集 装箱物流系统能量供需耦合模型； 采用交替方向 乘子法ADMM结合改进的非支配排序遗传算法 MNSGA‑II求解， 得到能流与物流调度计划。 本发 明的协同调度对港口经济、 高效、 低碳运营与绿 色发展有促进作用。 权利要求书11页 说明书26页 附图9页 CN 115293697 A 2022.11.04 CN 115293697 A 1.一种港口综合能源系统与集装箱物流系统协同调度方法， 其特征在于： 该协同调度 方法的步骤如下： A、 明确港口综合能源系统组成、 港口集装箱物流系统组成与物流作业流程以及能流和 物流的耦合关系， 构建港口综合能源系统与港口集装箱 物流系统协同调度架构； B、 基于船舶平均在港时间最短和物流调度成本最低建立港口集装箱物流系统联合优 化调度模型及作业用能模型； C、 基于系统运行成本最低建立港口综合能源系统多能流耦合优化调度模型与能量出 力模型； D、 构建基于柔 性流水线车间调度原理的港口集装箱 物流调度流 程模型； E、 构建计及双重不确定性的港口综合能源系统与港口集装箱物流系统能量供需耦合 模型； F、 采用交替方向乘子法ADMM结合改进的非支配排序遗传算法MNSGA ‑II求解步骤B、 C、 D、 E中的模型， 得到 港口能流与物流调度计划。 2.根据权利要求1所述的港口综合能源系统与集装箱物流系统协同调度方法， 其特征 在于： 所述 步骤A中的港口综合能源系统涵盖电能、 热能、 冷能的产能和用能。 3.根据权利要求1所述的港口综合能源系统与集装箱物流系统协同调度方法， 其特征 在于： 所述步骤A中的港口集装箱物流系统根据各集装箱船舶的入、 离港时间与待装卸箱 量， 调度物流作业区内的岸电、 岸桥、 集卡、 场桥、 冷箱， 联合完成包括船舶靠泊、 集装箱装 卸、 运输、 堆码及制冷在内的物流作业 流程。 4.根据权利要求1所述的港口综合能源系统与集装箱物流系统协同调度方法， 其特征 在于： 所述步骤A中的能流和物流的耦合关系表现为港口集装箱物流系统调度岸电、 岸桥、 集卡、 场桥、 冷箱作业消耗的能量由港口综合能源系统调度出力来满足。 5.根据权利要求1所述的港口综合能源系统与集装箱物流系统协同调度方法， 其特征 在于： 所述步骤B中的港口集装箱物流系统联合优化调度模型及作业用能模型包括港口集 装箱物流系统全过程调度目标函数、 港口集装箱物流系统调度的约束条件、 以及集装箱物 流全过程电力需求模型； 其中港口集装箱物流系统全过程调 度目标函数包括带岸电泊位调 度目标函数以及岸桥、 场桥、 集卡、 冷箱联合调度目标函数； 港口集装箱物流系统调度的约 束条件包括船舶靠/离泊时间与靠泊位置约束、 物流设备调度约束、 物流设备作业约束； 集 装箱物流全过程电力需求模型涵盖岸电、 岸桥、 集 卡、 场桥、 冷箱； 其中， 带岸电泊位调度目标函数： 带岸电泊位的调度目标是所有船舶平均在港停泊时 间最小化， 即： 式(1)中： Bship表示一个调度周期内所有船舶平均在港时长； rship为一个周期内的到港 船舶数量； tarr,i、 tber,i和tSPS,i分别表示船舶i的计划到 港时间、 靠泊时间和占用岸电时长； 岸桥、 场桥、 集卡、 冷箱联合调度目标函数： 物流系统以岸桥、 场桥、 集卡、 冷箱调度总成 本最低为目标函数进行 各类设备的调度， 表示 为： minCPCLS＝CQC+CGC+CAGV+CRC  (2) 式(2)中： CPCLS表示一个调度周期的物流系统调度总成本； CQC、 CGC、 CAGV和CRC分别为岸桥、权　利　要　求　书 1/11 页 2 CN 115293697 A 2场桥、 集卡和冷箱的调度成本， 分别如下： 岸桥调度成本包括 服务各船舶的岸桥启动成本和装卸作业成本， 表示 为： 式(3)中： cQC,on和cQC,w分别为单台岸桥的启动成本和平均每小时装卸作业成本； rQC为岸 桥总数量； rC,i表示第i艘船舶的待装卸 集装箱数量； TL为物流系统调度周期； 表示t时 段第k台岸桥 服务第i艘船舶装卸箱工作的0 ‑1状态变量， 工作为1、 否则为0； 场桥调度成本包 含服务各船舶的场桥启动成本和堆箱作业， 表示 为： 式(4)中： cGC,on和cGC,w分别表示单台岸桥的启动成本和平均每小时堆箱成本； rGC为场桥 总数量； 表示t时段第n台场桥服务第i艘船舶堆箱工作的0 ‑1状态变量， 工作为1、 否则 为0； 集卡调度成本包括 服务各船舶的集 卡启动成本与运输成本， 表示 为： 式(5)中： cAGV,on和cAGV,w分别为单辆集卡的启动成本和平均每小时运箱成本。 rAGV表示集 卡总数量； 表示t时段第m 台集卡服务第i艘船舶运箱工作的0 ‑1状态变量， 停运充电为 1、 运箱为0； 冷箱调度成本为冷箱的启动制冷成本之和， 可表示 为： 式(6)中： cRC,on表示单个冷箱的启动成本； rRC为冷箱总数量； 表示第f个冷箱的制冷 状态0‑1变量， 制冷为1、 否则为0； 船舶靠/离泊时间与靠泊位置约束： 各船舶到达后才可靠泊， 且船舶实际离港时间不 能 迟于计划最晚离港时间， 任意两艘船舶靠泊时间不可存在冲突， 如式(7)所示； 所有船舶靠 泊的位置不可超过港口海岸线 范围， 且任意两艘船舶的靠泊位置和靠泊时间均不可存在冲 突， 如式(8)所示； tarr,i≤tber,i,tber,i+tSPS,i≤tdep,i,tber,i+tSPS,i≤tber,q+M(1‑hi,q)    (7) l0,i+li≤L,l0,i+li≤lq+M(1‑zi,q),zi,q+zq,i+hi,q+hq,i≥1    (8) 式(7)、 (8)中： tdep,i表示船舶i的计划离港时间； l0,i和li分别表示船舶i的泊位起始位 置和含船舶间的靠泊安全距离的船舶长度； L为岸线长度； zi,q表示任意两艘船舶的靠泊位 置0‑1状态变量， 若船舶i靠泊于船舶q的左侧岸线为1， 否则为0； hi,q表示任意两艘船舶的靠 泊时间0‑1状态变量， 如果船舶i在船舶q之前靠泊， 取值 为1、 否则为0； M为 一个无穷大常数； 物流设备调度约束： 每台岸电、 岸桥、 场桥和集卡在各时段只可为一艘船提供服务， 可 由式(9)表示； 各时段各类设备的运行数量不可超过其总数， 如式(10)所示； 服务各船舶的 岸桥数量受船舶可分配岸桥总数的限制， 可表示为式(11)； 假设各船舶装卸任务可均匀分 配给岸桥， 则每艘船舶占用泊位岸电的时长为装卸准备时长与装卸 所有集装箱用时之和，权　利　要　求　书 2/11 页 3 CN 115293697 A 3