1目的及意义

1.1研究背景

我国是一个海运大国，进出口贸易很大程度上依赖海运，造就了我国吞吐量位居世界前列的几个大型港口。但是在贸易繁荣的同时，港口城市的空气污染问题也日渐凸显。船舶岸电技术的出现既保障例了到港船舶的正常作业，又很好的降低了因为船舶发电所造成的环境污染问题。

在泊位时切断船舶的所有柴油发动机并通过岸边电力向船舶供电的过程称为岸电（AMP）。在 HVSC 标准出台之前，许多船舶设计师，船东和港口当局都在努力建立一个兼容的岸电系统。目前，HVSC 标准是由世界领先的组织（IEC，ISO 和 IEEE）一致的协调国际标准，用于解决岸边电力的技术问题。港口电网的设计是一项具有挑战性的任务，需要考虑到环境问题，技术问题，标准法规以及海洋技术领域的持续发展。港口电网的设计应该可以解决多个问题：减少排放，减少化石燃料依赖，并为未来的混合动力和电动船提供充电服务。

多智能体系统（MAS）是一种多层次和复杂的技术，也是一种非常有价值的技术。它包含几个自治的智能体，根据网格的策略智能地进行通信，以实现分散管理电能系统的任务。多智能体系统的人工智能程序，可预测的控制器和技术调查能力在微电网（MG）的混合监督系统中有额外的优势。MAS 的许多应用，特别是在微电网中，在电力组织方面具有多种功能。例如通过提高分布式发电（DG）的发电能力和调节与主公用电网的电力交换来实现的统一的MG优化程序。

1.2研究目的和意义

港口智能电网是未来的发展趋势，为了提供清洁和可持续供应的岸电，将港区附近的风力发电，太阳能发电和电池储能系统（BESS）考虑进港口智能电网中，同时结合将智能体系统应用于港口电网的电源管理、优化负载和协调控制方面，以提高岸电的利用率，减少污染物的排放。

1.3国内外研究和应用现状

1.3.1船舶岸电技术发展现状

国外船舶岸电电源技术发展较早，瑞典的哥德堡港 2000 年就安装试运行了全球第一台船舶岸电设施。船舶岸电技术的应用使得港口城市的污染物排放减少了 95%以上。于是引起了欧盟许多其他国家的关注，随后欧盟的主要港口，如比利时安特卫普港、瑞典哥德堡港和荷兰鹿特丹港等也相继使用了船舶岸电电源技术。而美国方面自 2001 年起，洛杉矶港、长滩港和朱诺港等也相继安装了船舶岸电设施。截止到 2016 年，全球范围内已有超过 50 个港口采用了船舶岸电技术。

与国外相比，我国电网供电电制一般为 6kV/50Hz 或者 380V/50Hz，而航运船舶的供电电制一般为 6.6kV/60Hz（高压船舶）或者 440V/60Hz（低压船舶），这与国外的供电电制相一致。由于这个原因，我国的港口给船舶提供岸电电能替代，与国外的船舶岸电电源相比，技术上的难度更大，人力与资金的投入也需要更多。

国内船舶岸电技术起步较晚，在交通运输部的倡导下，2009 年青岛港才第一次在我国完成了5000吨级集装箱码头的船舶岸电改造试运行。但是随着我国经济的快速发展，岸电项目的建设较为迅速。截至到 2016 年，国内港口城市中已经建设有船舶岸电装置的有连云港港、蛇口港、天津港、上海港、大连港等超过 10 个较大的港口。而在这其中，连云港港口集团的投资和建设力度最大，2011 年到 2016 年共建成 5 个泊位的岸电电源设施。而从岸电系统供电容量上看，目前上海港正在建设中的 16MW 岸电装置在我国目前建成和在建的船舶岸电系统中容量最大。

1.3.2多智能体技术发展现状

多智能体系统是分布式人工智能的一个重要分支，从 20 世纪 70 年代开始被研究，研究目的在于解决大型、复杂的现实问题。最近几年，多智能体系统逐渐被广泛应用于各个领域，主要包括：机器人控制、交通管理、人类行为研究、软件工程、分布式计算、网络优化、物联网和电力系统控制等领域。

近些年来研究人员将多智能体的技术与微电网的研究相结合，针对微电网的智能管理进行了一系列的研究。其中有用于工业生态园区能量管理系统的多智能体系统框架和体系结构，通过对各个智能体的协调控制实现工业生态园区微电网的能量灵活调度。以及通过多智能体系统仿真采用市场竞价机制的电力市场，微电网分布式发电智能体和负荷智能体根据市场的实时供需变化进行协商，以实现电力资源的调度和管理。为了解决发电厂的能源浪费，实现资源节约，有人提出了一种虚拟发电厂概念，指出这是一种由多种智能元件组成的集合体，在此基础上设计了一种多智能体系统需求预测系统，实现用电市场预测和发电厂的智能管理。针对用电市场有人提出了一种简单的多智能体的微电网分布式设计构想，并验证了其方案对分布式电源控制的有效性，但是没有实现对负荷的控制。针对负荷控制的问题，有研究人员提出了用户端模式分布式电网能量管理结构，采用了树状分层结构来实现电网能量平衡的管理。还有人设计了由风机光伏和燃料电池组成的多智能体分布式控制系统，在维持电网稳定的情况下，仿真实现了对各分布式电源实现了协调控制。为了充分发挥智能体的自治和协调性，Jinhee Ko等人设计了一种随着用电负荷特性和环境变化进行不断调整的多智能体系统。同时在微电网的无功功率控制中，引入了多智能体技术，提出了分层的三级电压无功控制理论和控制策略。

2. 研究的基本内容与方案

2研究（设计）的基本内容、目标、拟采用的技术方案及措施

2.1研究的基本内容

本文旨在研究多智能体系统和船舶岸电的协同控制，首先通过参考文献的研究给出港区智能电网的基本框架，根据多智能体系统在微电网中的应用结合港口的实际情况进行各部分的模型建立，选择相应的控制策略，完成基于多智能体系统的岸电协同控制。