面向港口关键起重设备调峰的协调优化运行方法

摘要

智能化和绿色化已成为未来港口发展的必然趋势。电气化改造后，港口关键设备均由港口微电网供电，安全稳定的电力供给是实现港口高效运输作业的保障。以自动化集装箱码头中的关键大型起重设备为研究对象，研究了1种面向港口微电网削峰填谷的作业协调优化调度策略。构建岸桥（ship-to-shore crane,STS）和轨道式场桥（rail-mounted gantry crane,RMG）的通用负荷计算模型，根据设备双循环作业周期的阶段划分，形成标准工况下的多阶段、全时域负荷曲线。在负荷建模的基础上，结合港口集中式储能的充放电能力，提出了起重设备集群作业周期与储能系统协同运行的精确优化模型；通过引入逻辑变量刻画多机设备所处的运行阶段与功率水平，构建考虑设备集群聚合功率冲击的约束条件与目标函数；求解优化模型获得多台设备的最优启动时刻，实现港口装备集群负荷波动平抑与能量利用效率提升。针对设备运行和储能容量配置进行了仿真分析，验证了多设备协调调度方法能够有效抑制峰谷差，在所考虑的场景下峰值功率下降20%以上。通过精确优化算法和启发式优化算法的比较分析，验证了精确优化方法的最优性与扩展能力；同时，给出了设备随机运行时的启动时刻可行域，明确了非理想情况下安全启动组合，给出了非标准工况下所提优化模型的扩展，体现出良好的工程实用价值。

关键词

港口微电网 / 起重设备 / 削峰填谷 / 精确优化

基金资助

国家重点研发计划项目（2024YFB4303502）资助