港湾業務の脱炭素化は、環境規制の強化と、陸上給電（shore power）への取り組みの拡大により、ますます重要になっている。しかし、従来型の陸上電源供給（OPS）システムを大規模に導入する場合、系統容量の制約、インフラ整備コストの高さ、さらに系統電力の環境性能の変動といった要因によってしばしば制約される。本研究は、系統が制約される港湾におけるコールド・アイロニングを可能にする代替策として、統合型の港湾マイクログリッドが妥当な選択肢となり得るかを検討する。最大系統受電容量3 MW、係留中の給電需要のピークが約20 MWである商業港を対象としたケーススタディを構築し、2つの代替構成を評価する。すなわち、従来の船上補助エンジンによる発電と、統合型マイクログリッドによる構成である。後者では、コージェネレーション（CHP）ユニット、太陽光発電、蓄電池エネルギー貯蔵、さらに熱回収による熱の統合を組み込む。結果は、ケーススタディの前提の下で、統合型マイクログリッドが必要な係留中給電需要を満たしつつ、船上発電と比べてコストと排出量の双方を大幅に削減できることを示す。提案構成は、エネルギーの平準化コスト（LCOE）0.157 €/kWhを達成し、これは従来の船上補助エンジンによる発電と比べて約22%の削減に相当する。また、年間のCO₂排出量を約36%削減する。さらに、本システムは、N+1の冗長性基準に基づくアイランドモード運転により、シミュレーションした24時間の系統停止時にも運用の継続性を維持する。定量的な利点に加えて、コージェネレーションが、港湾インフラ内で複数のエネルギー・ベクトルを統合するための実現技術として果たす役割が示唆される。電力の発電、熱回収、再生可能エネルギー、貯蔵を、協調されたマイクログリッドのアーキテクチャ内で結び付けることで、提案された解決策は、系統容量の制約をエネルギーシステム最適化の機会へと転換する。本研究は、マルチエネルギー・ハブとしての港湾に関する研究蓄積に寄与し、系統補強のための投資が制約される、遅れる、または費用が高い港湾条件の下では、CHPベースの統合型マイクログリッドがコールド・アイロニングを支えるうえで技術的に実現可能であり、かつ経済的に競争力のある道筋となり得るという根拠を提供する。
https://doi.org/10.20944/preprints202609.0132.v1