关键词：船舶岸电系统；物元理论；云模型；健康等级

1 引言

    提倡节能环保，实现绿色崛起，有效控制全球温度升高是目前全人类共同的责任。通过在各个港口建设船舶岸电系统，各个船舶可以实现靠港“零排放”；对于当前是港航领域来说，是最具有发展低碳经济前景的新技术，并且具有多方面的优势。相比较以往船舶靠岸通过船舶燃料自身发电的情况，应用当前的船舶岸电系统对船舶进行供电及储能，可以使船员的劳动程度减轻，改善工作环境；也可以减少燃料使用情况，增加船舶续航里程，降低设备维护成本；更加重要的是，可以改善港口的空气质量，优化港口环境，增强港口的综合竞争力，形成绿色环保、高效便捷、互利互赢的岸电建设运营新格局^[1]。

    最近几年来，在国家和地方政府的共同努力下，各个港口的岸电系统设施建设发展迅速。岸电系统的建设必须配备一整套解决方案，涉及到电力系统的多个方面，比如监控、通信、保护、计量等，并且不同港口等级、不同船舶大小和停靠方式存在很多差异，岸电系统又涉及到多种的电压等级、多种容量、多种电压频率^[2]。所以，无论是从岸电系统装备类型，还是从岸电系统的数量来说，需求量都是巨大的。因此，对于一个标准的岸电系统来说，有必要建立完善的岸电系统运行体系，对其运行健康状态进行及时评估。同时，在对其健康状态进行评估之后，分析指标值变化对评定结果的影响，给出岸电系统的健康等级，显示出岸电系统运行中有问题的环节和影响其健康运行的主要因素，为管理者提供系统优化的问题所在。

    基于此，本文提出了一种基于可拓云模型的岸电健康评估系统。首先基于船舶岸电系统供电理论和供电实际，建立岸电系统质量各评估指标等级界限；然后全面考虑界限的模糊性，并结合云模型的模糊特性，以及可拓学中物元理论具有定性和定量的分析特点，通过岸电系统的健康等级界限，计算出各指标相应的待评估值与健康等级界限可拓云模型之间的云关联度，得出综合评判向量；然后对指标值进行分析，给出岸电系统的健康等级，为岸电供电网络优化改造提供参考。

2 可拓云模型简介

2.1 云模型

    云模型是李德毅院士为了处理定性和定量描述的不确定性，针对隶属函数的模糊理论和随机性，提出的一种用数字描述事物特征的方法。其把随机性和模糊性整合到了一起，把定性和定量之间相互联系起来，为处理信息的定量特征和定性特征提供了有力的手段。根据云模型方法，可以从定性的信息中获得定量的数据范围和分布规律，也可以把定量的精确数值变为定性的语言值。到目前为止，云模型已经在正态云的基础上，发展了多种形态，例如γ云，三角云，梯形云等，但其都没有经历时间的检验，且适用面较窄。由于正态分布广泛存在于各种社会自然现象和生产生活中，是最常见的一种概率分布。所以，本文仍然使用正态云模型进行分析。

2.2 可拓云模型

    在云模型理论的基础上，可拓云模型的实质是借助可拓学中的物元分析理论，对某一事物进行定性和定量分析的一种方法。物元被称为可拓学中的逻辑细胞，可表示为：，其中，N为事物的名称，c为事物的特征，v为事物特征所取的量值。

3 基于可拓云理论的岸电系统健康评估模型

3.1 确定模型的健康等级界限

     在船舶岸电系统健康评价体系中，用优、良、中、一般、差分别对应5个等级，以表示岸电系统运行情况。在这其中就存在着定量描述和定性描述之间相互表示的问题，各个等级的边界之间也存在着模糊性，这正是可拓学中物元理论和云模型理论可处理的问题。

分析船舶岸电系统健康运行的主要影响因素，发现主要由岸上电源、岸-船连接和船舶受电三部分组成。对系统质量指标分析，包括岸上电压偏差率c₁、受电电压偏差率c₂、岸上电压波动性指标c₃、受电电压波动性指标c₄、岸上三相不平衡度c₅、受电三相不平衡度c₆、功率因数c₇、供电可靠性指标c₈。各评估指标的健康等级界限值见附表所示。