电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点,具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性,氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此,文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求,首先,介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构,将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统;然后,提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型;最后,基于对偶理论,对所提出的模型转化求解,通过算例对比分析各类情况优化结果,验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性,并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

面向风煤富集区域的风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学

“碳中和”目标下,缓解新能源消纳问题、走出环境污染困境是风煤富集区域面临的主要挑战。该文以氢能为煤介,将风煤富集区域丰富的风能和煤炭资源在产业链上进行深度融合,形成风-氢-煤耦合系统;基于系统动力学,理清风-氢-煤耦合系统内部交互关系和反馈机制,建立风-氢-煤耦合系统演化发展系统动力学模型,并通过Vensim软件进行仿真模拟,重点分析风-煤耦合发展的减排效果及经济效益。结果表明:以绿氢为支点的风-氢-煤耦合系统在经济和技术上均具备一定的可行性,氢储能可减少碳排放量近136万t,经济效益100亿,发挥区域可再生、低成本的风电和富集煤基资源的优势,实现经济增长与碳排放解耦发展,助力风煤富集区域2030年如期实现“碳达峰”目标。

考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度

燃料电池是氢储能中的重要组成部分,其运行效率对含氢储能的综合系统的经济性有较大影响。为此,提出考虑燃料电池变工况特性的风-光-氢综合能源系统优化调度方法。通过分析燃料电池输出功率和运行效率间的关系,建立燃料电池变工况条件下运行效率的分段线性化模型。提出考虑燃料电池的变工况效率特性的多模块输出功率协同优化策略和燃料电池多模块工作协同策略,从而提升燃料电池总体运行效率和各模块使用寿命。基于此,以风-光-氢综合能源系统优化调度为例,验证了所提优化运行策略的有效性。

广义风—氢—煤能源系统的挑战与展望

面向风煤富集区域的能源转型目标,对风-氢-煤能源系统(WHCES)的研究成果及其存在的问题进行了总结,以此为基础提出了广义风-氢-煤能源系统(G-WHCES)的基本概念和总体框架,阐述了其与WHCES在一次能源侧、二次能源侧及负荷侧的差异;面向风煤富集区域的能源转型战略,对其需求与应用进行了归纳总结;提出伴随系统内新能源比例升至一定高度,调节资源缺乏的情况下G-WHCES发展所面临的主要挑战,指出需要在系统运行效率和稳定运行方面给予更多关注,从系统结构设计、规划与控制、关键子系统和系统集成等方面对G-WHCES的科学与技术问题进行了展望。

含径流式水电的风-光-氢多能系统合作博弈增益分配策略

在我国大力推进清洁能源示范基地规划建设的研究背景下,以风电、光伏、径流式水电、电制氢系统为研究对象,兼顾系统运行经济性与安全性,以运行收益最大为优化目标构建考虑系统上网电量互补指标的联合优化调度模型。基于转移电量建立改进的最大最小成本(MCRS)法合作增量效益分配模型。通过算例分析可得:通过合作运行各利益主体运行时可以较大幅度提高收益;风、光、水上网电价及其上网电量互补程度对风-光-水-氢多利益主体能源系统合作运行的增量效益影响较大;改进的MCRS法具备合理性,可兼顾公平性与高效性。

风-光-氢能源系统容量优化配置研究

“碳达峰、碳中和”背景下,利用风、光等可再生能源就地制取氢气,是突破制氢成本困境、拓展电能利用途径、应对新能源随机波动、提高可再生能源就地消纳能力的关键技术之一。为优化风-光-氢能源系统的合作收益,减少系统弃风弃光造成的绿色能源浪费及中断负荷造成的用户损失,考虑系统投资,运维成本,售氢售氧、售购电能的成本和利润,附加弃风弃光及中断负荷的惩罚费用,建立风-光-氢系统收益最大化模型。在弃风弃光及中断负荷惩罚函数中考虑风-光-氢系统售购电能至主网的最大限额,避免因功率越限而导致系统失稳。引入自适应惯性权重,设计自适应粒子群算法,求解收益模型的最优容量配置方案,可有效避免算法陷入局部最优。仿真结果表明,在相同投运成本下,典型月中该优化策略可最大限度减少系统弃风弃光及负荷中断现象,且可有效提高系统整体收益。

风-煤互补分布式能源系统热力学特性分析

为提高能源利用效率,缓解化石能源短缺危机,以及解决散煤燃烧过程中带来的环境问题,提出了一种风-煤互补分布式能源系统,并以某化工园区为例,在热跟随运行模式下对该系统进行了热力学特性分析和参数敏感性分析。结果表明:该系统全年一次能源利用率为80.86%,?效率为47.31%,具有较好的热力学性能;系统的一次能源效率和?效率随着蒸汽需求量的增加、储能系统效率的升高而升高,随着蒸汽需求小时数的升高而降低;受风机切入、切出风速的影响,平均风速的变化也会影响分布式能源系统的热力学性能。

考虑风-氢-电的混合能源系统容量规划与运行优化

本文主要研究由风力发电、电解槽、燃料电池及电池储能共同组成的混合能源系统最优配置。在离网状态下,风电作为主要的能量来源,在氢储能和电池储能的辅助下实现周边居民用电负荷的供应,并尽可能满足加氢站的氢气需求。以系统年化成本最小化为目标,同时考虑氢储能和电池储能运行约束,优化考虑风-氢-电的混合能源系统容量。通过算例分析表明,燃料电池是风电出力不足期间补足电能的主要角色,其供能占比达总负荷的9.05%,此外,针对不同的供电、供氢可靠性指标以及辅助电源设备成本进行了灵敏度分析。

风-氢混合能源系统

风力发电已经进入大规模商业开发阶段,氢能源广泛应用也日趋可能,而风-氢混合能源系统正是这两种绿色能源系统有机结合的产物。文章介绍了这种系统的概念、原理、系统结构、分类及其技术经济特点,对系统的研究现状、经济技术可行性和目前存在的问题进行了全面的分析与评估,并展望了该类能源系统的应用前景。