引言
在碳达峰和碳中和目标的驱动下，港口能源系统正朝着更清洁、更电气化的方向发展。岸电作为减少靠泊船舶排放的重要措施，逐渐成为与港口微电网、可再生能源及储能系统协同运行的关键服务[[1], [2], [3], [4], [5]]。与此同时，差异化电价、不一致的服务费机制以及多样化的运营模式使岸电定价成为港口能源管理和调度决策的重要因素[[5], [6], [7]]。已有研究探讨了港口微电网规划、岸电容量配置、泊位-岸电协同运行、港口综合能源系统调度以及氢耦合储能[[2], [3], [4],[7], [8], [9], [10], [11], [12], [13]]。
然而，岸电负荷与传统工业负荷存在显著差异。其时间特征直接受船舶到离泊时间、靠泊时长、船型差异以及同时靠泊船舶数量的影响。因此，典型日曲线或简单的聚合扰动往往无法充分准确地描述港口侧需求波动[3,[14], [15], [16]]。基于船舶自动识别系统（AIS）及相关运营数据的研究表明，船舶航行和靠泊行为可以为刻画港口电力需求提供实用依据[15,16]。然而，现有调度研究对岸电负荷不确定性、岸电充电规则与调度决策之间耦合关系的处理仍然有限[[5], [6], [7]]。
可再生能源的整合带来了另一挑战。风能和光伏发电的波动增加了微电网侧的运行不确定性，而单一储能技术通常无法满足短期功率平衡和长时跨时能量转移的双重需求。混合氢-电池储能可以将电池储能的快速响应能力与氢储能的跨时能量转移能力相结合，因此在平滑风电波动和提高系统灵活性方面具有潜力[[17], [18], [19], [20], [21]]。尽管混合储能已在高比例可再生能源微电网和综合能源系统中得到研究[[18], [19], [20], [21], [22]]，但其在同时涉及岸电服务和风电平滑的港口多微电网调度场景中的协同运行仍需进一步探讨。
鲁棒优化适用于可再生能源和负荷不确定性，因为它可以在给定的不确定性集内明确考虑最坏情况的实现。两阶段鲁棒优化、分布鲁棒优化以及列约束生成方法已被应用于多微电网和综合能源系统的调度问题[[22], [23], [24], [25], [26], [27], [28], [29]]。与此同时，分层和分布式协调框架也被用于处理配电网络与多个微电网之间的交互，基于分析目标级联的协调方法在多智能体决策场景中也展现了优势[[22], [23], [24], [25], [26]]。然而，同时涉及船舶行为驱动的岸电不确定性、价格敏感的再优化决策、混合储能调节以及配电网-微电网协调的港口调度问题仍缺乏充分研究。
为解决上述问题，本文提出了一种面向港口配电网-多微电网系统的两阶段鲁棒调度框架，考虑了船舶行为驱动的岸电负荷不确定性、动态岸电定价以及混合氢-电池储能。该框架将船舶级岸电建模、微电网鲁棒调度和配电网协调整合到统一的鲁棒调度过程中。
本文的主要贡献 summarizes as follows:
- (1)
提出了一种面向港口微电网的船舶行为驱动的岸电负荷及不确定性建模方法。通过整合船型分类、船舶级参数化、到离泊扰动以及微电网级聚合，该方法能够明确表示多船舶同时靠泊的重叠效应以及由港口运营过程驱动的岸电需求时变不确定性。
- (2)
引入了一种混合氢-电池储能模型，以增强港口微电网的运行灵活性。在该模型中，电池储能提供短期调节，而氢储能支持跨时能量转移，使系统能够更灵活地适应风电波动。
- (3)
将动态岸电定价模型嵌入到再优化阶段调度问题中。通过将岸电收益分解为时变电量收益和分段线性服务费收益，可以将岸电服务的经济影响与运营调度决策进行联合评估。
- (4)
为港口配电网-多微电网系统开发了一种协调调度框架。船舶行为驱动的岸电不确定性、动态岸电收益、混合氢-电池储能以及联络线交换功率协调被整合到统一的优化过程中，提高了多智能体协调调度的实际可实施性。
