2024-05-19-国家电网-2024港口微电网建模仿真与运行管控技术报告_40页_4mb

港口微电网建模仿真与运行管控技术总结

1. 港口微电网发展背景

• 碳目标：响应习近平主席在联合国大会上的碳达峰、碳中和承诺，以及中央财经委员会第九次会议的部署，中国目标是2030年前CO2排放达峰，2060年前实现碳中和。
• 行业能源消费：交通运输行业化石能源消费占比近90%，是碳排放上升最快的领域；水运占交通能源消费9%，港口是关键节点。
• 政策规划：2017年后出台多项政策支持智慧港口建设，如《交通强国建设纲要》，目标到2025年主要港口实现“绿色、智慧、安全”发展，到2035年达到世界一流水平，2050年全面建成。
• 港口概况：中国有150多个沿海港口和1300多个内河港口，典型港口如上海洋山港、宁波舟山港；港口能源使用涉及电、热、冷、煤、油等，多能负荷需求复杂，存在排放和效率问题。
• 多能融合：引入风能、光伏、储能和绿氢等，构建“双高”微电网，需协调优化以提升能源效率。

2. 港口微电网运行控制策略

• 能量管理架构：采用多时间尺度递阶模型预测控制，包括日前计划（优化能源经济性，考虑新能源消纳）和实时校正（每5分钟滚动优化，修正短期偏差）。
• 优化调度：目标函数最小化总成本（购电/氢、运维、弃风弃光），包含电功率平衡约束、储能运行约束、电解水制氢和燃料电池约束等。
• 协调控制器：在正常和异常状态下实时协调储能和柔直设备，异常场景包括主变重载和通信中断。
• 子系统：包括储能控制系统、绿电制氢与用氢系统、岸电等，确保多能源互补。

3. 港口微电网建模仿真

• 仿真重要性：通过“基于模型做预测、基于预测做决策”思想，支撑规划和运行优化，形成闭环流程。
• 平台架构：基于仿真分析平台，功能包括源荷预测、联合仿真、规划优化、运行优化和综合评价。
• 硬件在环仿真（HIL）：使用RTDS系统模拟真实环境，进行控制器测试。
• 模型类型：包含风机、光伏、储能、负荷、电制氢、柔直传输等模型，用于预测和仿真验证，提升策略可移植性。

4. 实际工程应用情况

• 验证环境：在RTDS系统上实现能量管理主站与协调控制器交互，通过IEC104规约进行数据交换。
• 典型场景仿真：基于历史数据使用聚类算法生成场景，包括概率最大场景和“源大荷小”极端场景。
  • 结果：在“源大荷小”场景下，“源大荷小”仿真显示新能源消纳率从70.92%提升至84.6%，用电自洽率从80%提升至81.1%。
• 小结：通过仿真验证了运行管控策略的有效性，支持微电网短时间尺度平衡和稳定运行。

5. 建议与展望

• 战略重要性：港口作为“一带一路”节点，需推动绿色低碳转型，提升能源利用效率。
• 技术挑战：需完善仿真和管控策略，解决新能源不确定性问题，增强异常状态下的稳定性。
• 后续工作：联合行业主体迭代模型和策略，扩展仿真场景，支持港口微电网向低碳化发展。