2024港口微电网建模仿真与运行管控技术报告

发展背景

• 国家“双碳”目标及能源转型政策推动港口发展，交通运输行业化石能源消费占比近90%，是碳排放唯一上升领域。
• 政策法规如《交通强国建设纲要》等明确智慧港口发展方向，目标至2050年全面建成世界一流港口。
• 全国港口基本情况：150余个沿海港口，1300多个内河港口，典型如上海洋山港、宁波舟山港等。
• 港口能源使用现状：现有能源利用形式单一，电网存在排放强度大、电能质量差等问题。
• 港区多能源融合场景：引入风力、光伏、储能、船舶岸电等，形成“双高”微电网，需协调优化控制实现能源互补。

港口微电网运行控制策略

• 采用递阶模型预测控制，分为日前计划（优化目标：新能源本地消纳率最优）和实时校正（修正日前计划偏差）。
• 日前计划优化目标函数及约束条件包括电功率平衡、储能设备、柔直设备、电解水制氢设备、氢燃料电池设备、电能系统潮流等。
• 实时校正每5分钟执行一次，调节功率型储能、柔直设备等快速响应设备。
• 港区多能源协调控制器在稳态和异常状态下协调储能与柔直转供系统，异常工况包括主变重载及通信断开。

港口微电网建模仿真

• 建模仿真是规划设计、优化运行的有效支撑，搭建仿真平台包括源荷预测、联合仿真、规划优化、运行优化、综合评价模块。
• 硬件在环仿真（HIL）用于控制器开发与测试。
• 仿真平台验证运行管控策略，形成方案-仿真-评价-调整方案的闭环流程。

实际工程应用情况

• 能量管理策略在RTDS系统上验证，运行数据通过IEC104规约上送至能量管理与协调控制系统。
• 基于某港区源荷历史数据，利用K-means聚类算法得到季度和年度典型场景。
• 港区“源大荷小”场景仿真：新能源消纳率84.6%，用电自洽率81.1%。
• 小结：验证了能量管理主站和协调控制器策略有效性，显著提升新能源消纳率和用电自洽率。

建议与展望

• 打造智慧港口、绿色港口，提升能源利用效率，助力“30·60”双碳目标实现。
• 微电网“双高”特征明显，需结合仿真平台指导运行策略形成及在环验证。
• 后续需完善模型与仿真系统，提升适用性，迭代调度控制策略，支撑港口能源系统绿色低碳转型。