计及电解槽自保温的风光制氢系统研究

提出了一种计及电解槽自保温的风光制氢系统,使用储热罐回收利用电解制氢工作状态的余热,当电解槽需要待机时进行放热保温。新系统降低了电解水制氢设备待机工况下的电耗,减少了电解槽热损失,该系统可为我国电解水制氢生产提供一定参考。

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。

基于电解槽状态识别的风光制氢系统能量管理优化

针对碱性电解槽备用状态的选取问题,提出了一种基于碱性电解槽状态识别的风光制氢系统能量管理优化策略。文章确定制氢系统组成,建立系统模块模型,包括风电、光电、储能电池、碱性电解槽模块;确定系统风光消纳率、售氢收益比为目标,确定系统运行约束条件,采用SPEA2、GA结合算法求解多目标、多决策变量;之后结合天气预测数据、电网数据,以能量管理优化策略确定电解槽冷、热备用状态;最后利用实际算例论证优化策略可行性。算例结果显示能量管理优化策略能准确识别碱性电解槽冷、热备用状态,能够利用冷备用状态节约系统电能,合理分配系统内功率,提高系统收益。

风光制氢容量配置优化研究及绿氢经济性分析

针对未来大规模风光制氢问题,提出一种基于不同典型日下的风光制氢电解槽容量配置优化方法。首先对当地风光资源进行互补性分析,分析结果表明,当地风光资源互补性很好,有利于风光制氢的发展。然后分析每类典型日下的最优电解槽容量配置,并引入全年制氢相对最大收益衡量指标,从而得到了全局最优电解槽容量配置。最后分析了不同的影响因素对于绿氢制取成本的影响效果。结果表明,售氧和碳排放交易价格对绿氢成本有明显影响,并将其与传统制氢方式的成本进行了对比。当市场氧气价格为2000元/t时,风光制氢成本将对传统制氢成本产生初步竞争力;碳排放交易价格达到目前欧洲价格500元/t时,风光制氢成本已低于考虑碳捕集的煤制氢成本;当市场氧气价格达到2500元/t时,风光制氢成本将对传统技术制氢成本产生明显的竞争力。

风光电解水制氢平准化成本优化空间分析

氢能是中国绿色低碳能源体系的组成部分和“双碳”目标实现的关键载体,其未来可持续发展是以电解水生产的“绿氢”为方向,但目前针对可再生能源制“绿氢”的最新平准化成本以及成本优化空间较少受关注。对此,基于我国制氢行业最新数据计算出“绿氢”最新平准化成本,并对系统发电侧和制氢侧成本优化空间进行分析,最后开展敏感性分析。结果表明:我国“绿氢”最新平准化价格为20元/kg,已接近目前传统化石原料生产的“灰氢”成本,综合发电侧和制氢侧成本优化空间,至2030年可使氢气平准化成本下降48%左右,达到10.4元/kg;电价敏感性方面,风光电价每降低0.02元/kWh,氢气平准化成本降低约1.2元/kg。

风光耦合制氢系统配置的优化方法分析

风光耦合制氢系统作为一种清洁能源生产方式备受关注。然而,在系统配置中,单一优化目标可能无法全面考虑系统的经济性和可靠性。通过引入负荷失电率(LPSP)和可再生能源发电损失率(LREG)两个新目标,对风光耦合制氢系统进行多目标优化配置。在离网场景中,系统显著减少了负荷失电率,提高了日均制氢量,更有效地利用了风光发电资源。尽管系统年化成本略有上升,但在各组成单元容量配置上更合理,为系统可靠性和经济性提供了更好地平衡。

面向风光耦合制氢的微电网储能容量优化配置方法研究

在“双碳”发展目标的引导下,风光耦合制氢能等绿色能源新产销方式在快速发展中,给能源互联网的发展带来了新的挑战。由于工程经验的不足,加上风光资源以及制氢负荷本身的波动性,导致源荷两端的不确定性累加,会影响风光制氢微电网运行的稳定性,而储能装置的应用可以很好地解决这些问题。因此,本文首先面向以风光耦合制氢的微电网场景,以经济性最优为目标,构建包含储能的微电网容量优化模型,利用储能的灵活调节实现供需两端的能量平衡,提高微电网运行可靠性。最后,通过具体算例的论证分析,验证了模型的适用性。

光伏制氢加氢一体化项目运行模式研究

新能源发电制氢与电网的深度耦合、友好互补模式研究是氢能支撑新型储能及新型电力系统建设的关键环节。对光伏制氢加氢一体化项目氢气消纳市场、电力负荷特性、电力负荷预测和风光发电特性进行了分析,对“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”及“光伏发电优先制氢,余电上网,谷电补充制氢”两种运行模式进行了深入研究和分析。通过论证分析可知,“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”模式实现了“源-网-荷-储-用”上下游良好耦合与互补,以及本地电力及能源的综合高效利用,该模式比“光伏发电优先制氢,余电上网,谷电补充制氢”模式的供电净收入多196万元,经济效益更好。因此,推荐运行模式采用“光伏发电灵活制氢,友好上网,谷电补充制氢”模式。

考虑源荷不确定性的风光储耦合制氢系统两阶段能量调度

为降低源、荷不确定性对系统能量调度的影响,提出了一种离网型风光储耦合制氢系统两阶段能量调度策略,并建立日前-日内两阶段滚动优化调度模型。日前调度阶段,采用电解槽分级调度策略,并以系统富余功率或过剩功率与可再生能源总功率比值最小为目标函数,建立日前系统稳定性调度模型。日内调度阶段,考虑可再生能源与负荷的不确定性,提出储能分组调度策略,建立包含源、荷预测误差的日内调度目标函数,以滚动优化方式修正日前机组出力计划。对黏菌算法改进,使用改进黏菌算法求解调度模型。算例表明:所提出两阶段稳定性调度模型可有效应对源、荷不确定性对系统能量调度影响,提高了系统应对源、荷波动时的稳定性。

基于动态电价风光电制氢容量配置优化

为降低风光发电弃电率及提高上网风光电品质,提出加入储能单元的风光电耦合制氢系统。以能量管理算法和容量最优化算法为核心,同时考虑动态电价的影响,以单位制氢成本最小为目标,对储能单元和制氢单元容量进行优化配置。算例针对500 MW的风电场和100 MW的光伏电站,计算最优容量配置下的最小单位制氢成本,并将该成本与煤气化制氢成本比较,分析风光电制氢的可行性。最后通过敏感性分析,指出提高风光电制氢经济效益的关键因素。

风光储制氢下多台制氢机组优化调度研究

近年来,中国风电发展迅猛,人们已经愈发重视能源危机和环境问题,清洁的可再生能源作为可持续发展的重要组成,对传统的化石燃料的替代作用也日益凸显。我国风能和太阳能分布广泛、资源丰富并且在时空上有天然的互补性,越来越受到人们重视。随着我国大力推进绿色低碳能源,以风能、太阳能为代表的新能源将继续保持快速发展。风能和太阳能的间歇性和波动性使得对其消纳变得困难,所以常结合储能装置形成微电网。新能源替代传统化石能源是人类社会发展和经济发展的大趋势。风电、光伏、储能电池及制氢系统组成的微电网具备很好的风、光发电消纳能力,研究储能电池和制氢机组的调度问题也很有意义。基于此,本文主要对风光储制氢下多台制氢机组优化调度进行了简单的探讨,以供相关人员参考。

关于内蒙古氢能产业持续健康发展的探析

文章分析了内蒙古发展氢能产业具备的优势及存在的困难,调查了内蒙古发展氢能产业的实践,探讨了内蒙古氢能产业持续健康发展的路径。

面向氢能冶金的风光互补制氢系统优化配置与经济性分析

在“双碳”目标指引下,冶金行业的碳减排压力巨大,政策、产业和技术层面都在大力推进氢能冶金发展。文章研究归纳了氢能冶金的国内外产业动态和关键技术进展,提出了绿氢冶金的技术产业优势。围绕风光互补制取绿氢,应用于氢能冶金场景的优化配置和经济性问题,结合典型案例开展了分析讨论,对绿氢成本影响进行讨论并提出建议。研究展望了氢能冶金的技术产业发展,为破解冶金行业低碳转型难题提供了参考。

高分辨率卫星遥感技术在新能源项目中的应用

新能源助力“双碳”目标实现已经成为诸多企业的共识,风光制氢作为典型的绿氢代表,能更好应对国内能源结构转型升级和“双碳”目标的实现。各大能源企业也正加速风光制氢产业布局和项目落地。但受传统测设方式的局限性影响,叠加疫情封控,亟待上马的项目进展严重受挫。本文基于高分辨率立体测绘卫星遥感数据,通过DEM快速建模、DOM自动处理以及基于深度学习的地物分类等技术,快速高效地为风光制氢项目提供了一套集高分辨率影像图、高精度高程数据、精细化土地利用现状分类等于一体的“一张图”,为项目前期选址、初设以及占地补偿测算等工作提供了科学可靠的数据支撑,有效提升了项目实施能力和效率,同时也为后期运营阶段利用遥感和环境预测技术制订科学的生产、运维计划提供支撑。

计及风/光/荷不确定性的综合能源站随机规划研究

传统变电站灵活性较差,可再生能源消纳能力有限,导致弃风弃光现象严重。在此背景下,提出了一种计及风/光/荷不确定性的综合能源站随机规划方法。首先,将综合能源制氢站的规划总周期划分为若干个子周期;然后,在各个子周期内采用蒙特卡罗法对风、光年利用小时数模型和电、氢负荷分布模型进行模拟,以设备全寿命周期成本最小为目标,建立包括电解水装置和储能设备在内的随机规划模型,并通过非线性规划求解器求解。最后,通过算例分析,可验证文章所提周期性随机规划方法在提升综合能源站经济效益、可再生能源利用率和供能可靠性等方面的有效性。

基于风光氢储一体化系统的容量配置优化及经济评价

风光波动电源发电制氢是实现风光资源高效消纳、平抑出力波动并网的重要途径之一,而风光资源的不稳定属性直接影响制氢系统的运行效率和经济效益。为此,以风光氢储一体化系统为基础,分析制氢系统动态特性,并结合系统运行策略与自适应粒子群算法进行该系统的容量配置优化,进一步评估系统的经济性。结合案例分析表明:风光互补发电制氢可以有效平抑风光发电波动,其制氢效率相比单一光伏制氢的10.25%和单一风电制氢的23.39%,提高至32.17%,且风光互补制氢的经济效益显著优于单一制氢,当售氢价格为29.85元/kg时,内部收益率可达8%,研究成果可为开展风光制氢技术的能效和经济评价提供参考。

Compensation/consumption hierarchical control strategy based on wind-solar-hydrogen coupling grid connection

In the process of grid-connected wind and solar power generation,there are problems of high rate of abandoning wind and light and insufficient energy.In order to solve these problems,we construct a grid-connected wind-solar hydrogen storage(alkaline electrolyzer(AE)-hydrogen storage tank-battery-proton exchange membrane fuel cell(PEMFC))coupled system architecture.A grid-connected compensation/consumption hierarchical control strategy based on wind-solar hydrogen coupling is proposed.During the grid-connected process of wind and solar power generation,the upper-level control allocates power reasonably to the hydrogen energy storage system by dispatching the power of wind and solar power generation.At the same time,the control strategy ensures that the pressure of the hydrogen storage tank is within the safety range limit,and the lower control completes the control of the duty cycle of the converter in the system.Due to the randomness of wind and light,the hydrogen energy storage system is divided into three working conditions,namely compensation,balance and consumption,and five working modes.The simulation results show that the hydrogen energy storage system compensates for 40%of the power shortage,and consumes 27.5%of the abandoned wind and solar energy,which improves the utilization rate of clean energy.