基于系统动力学的风氢煤耦合系统容量优化配置模型构建及验证分析

对于具有强耦合性和结构复杂性的风氢煤耦合系统,目前学界仅有少数研究从理论阶段证实其可行性,耦合系统的结构及其在实际中的应用路径也缺乏深入分析。为解决能源富集区新能源消纳能力不足的问题,进一步拓展风电利用途径和规模,运用系统动力学理论,分析影响风电功率的不确定性因素,构建风氢煤耦合系统容量优化配置模型。以我国新疆维吾尔自治区为例,基于2010—2020年的相关数据,预测分析其2021—2030年风氢煤耦合系统的动态演化规律,并探讨该系统在经济和技术上的可行性,进而设计在耦合系统内自建和不自建风电场两种方案,对新疆某风电场应用上述优化模型进行验证。结果表明:风氢煤耦合系统容量优化配置模型能有效解决“弃风限电”问题,实现电能长期储存的目标;案例风电场按照风氢煤耦合系统容量优化配置指导CH3OH生产,CH3OH生产商自建风电场成本可减少400万元,负荷弃电率下降32.13%,当风电场容量可信度增加至0.26时,耦合系统无需从大电网购电,可通过储氢罐充放配合来保持H2的稳定供应,规划周期内的碳减排收益可达20.48亿元。实证显示,该改进模型是可行的,在考虑碳减排效益情况下风氢煤耦合系统自建风电场更具经济性。