面向平稳氢气需求的综合制氢系统鲁棒优化配置方法

为解决可再生能源高不确定性与平稳氢气需求间的冲突,提出一种耦合光伏电解水、生物质气化、天然气重整技术的综合制氢系统鲁棒优化配置方法。该方法同时考虑了光伏出力和生物质含水量不确定性,并利用不同制氢技术间物质和能量双重耦合提高系统运行能效。所提两阶段鲁棒优化模型在第一阶段确定各种制氢装置和储电、储氧、储气装置投资决策,第二阶段确定满足运行约束的综合制氢系统优化调度方案,并得到最差场景。针对鲁棒优化模型特点,采用适用于内层含整数变量的嵌套列和约束生成算法求解所提模型。通过算例验证了所提配置方法可以在保证平稳、绿色氢气的同时显著提升经济效益,具有较好鲁棒性,为综合制氢系统的元件选择和规划提供理论参考。

基于全生命周期评价的风光制氢综合系统容量配置优化研究

风光互补发电制氢是促进风光资源就地消纳、减少弃风弃光的重要技术途径。然而风光出力的波动性与系统设备复杂性也对风光制氢系统的容量优化配置决策提出了挑战。为此基于全生命周期评价方法,将平准化制氢成本、单位氢气碳排放强度与系统能量损失率作为优化目标,结合改进的NSGA-Ⅲ多目标优化算法,构建了年产2万t氢气的离网型风光制氢系统容量配置优化模型,并进一步分析了系统碳排放与经济性收益。研究结果表明,结合内蒙古某地区风光资源特征,经优化后系统平准化制氢成本为25.88元/kg,单位制氢碳排放量为0.59 kg/kg,同时全年风光利用率提升至91.09%,风光制氢系统的资源得到了高效利用。同时,结合全生命周期碳排放分析计算,系统碳排放总量为25.03万t,与典型煤制氢技术相比,单位制氢的碳减排量降低了97.05%。研究成果将为开展风光制氢综合利用提供了有益参考。

不同阶梯式碳交易机制的含电制氢综合能源系统规划

针对含电制氢综合能源系统规划问题,为了充分考虑综合能源系统的低碳性,提出了一种计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划方法。首先,建立了计及碳超额率的阶梯式碳交易模型。然后,以年运行成本最小和碳排放量最低为目标函数,建立了基于计及碳超额率的阶梯式碳交易的含电制氢综合能源系统规划模型,对含电制氢综合能源系统进行最优配置。最后,通过仿真验证了计及碳超额率的阶梯式碳交易机制的低碳性、适用性和经济性,并讨论了碳交易参数与系统规划之间的相互耦合影响。

基于纳什谈判理论的风电-虚拟氢厂参与现货市场合作运行策略

为解决市场机制下风-氢多能系统的合作运行问题,提出基于纳什谈判理论的风电-虚拟氢厂(VHP)参与现货市场合作运行策略。从制氢、储氢、柔性氢负荷3个方面揭示氢能系统灵活运行机理,提出了VHP的概念并建立考虑制-储-用多环节协同运行的氢能系统一体化模型,在此基础上,计及不同制氢技术间的资源互补特性、低碳互补特性,从技术组合创新的角度提出电解水制氢与煤制氢耦合运行的“综合制氢”系统。基于典型场景集刻画风电及市场电价的不确定性,以收益最大化为目标,建立电力现货市场环境下基于纳什谈判理论的风电-VHP合作运行两阶段随机规划模型。为保护各主体的隐私,在对原始纳什谈判问题进行等效转换后,基于交替方向乘子法实现合作运行模型的分布式求解,并通过仿真算例验证了所提策略的有效性。