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基于深度强化学习算法的风光互补可再生能源制氢系统调度方案

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高电压技术 2023年第6期49卷 2264-2274页

作者：梁涛孙博峰谭建鑫曹欣孙鹤旭河北工业大学人工智能与数据科学学院天津300130 河北建投能源投资股份有限公司石家庄050051 河北科技大学电气工程学院石家庄050018

风光可再生能源制备“绿氢”是实现能源低碳化的重要途径,但风能、太阳能的波动性、间歇性等问题会使系统存在“弃风、弃光”现象。为解决该问题,构建了可再生能源并网制氢系统,针对传统CPLEX需要精准预测数据、基于状态控制法的监控策... 详细信息

风光可再生能源制备“绿氢”是实现能源低碳化的重要途径,但风能、太阳能的波动性、间歇性等问题会使系统存在“弃风、弃光”现象。为解决该问题,构建了可再生能源并网制氢系统,针对传统CPLEX需要精准预测数据、基于状态控制法的监控策略控制效果不够理想的缺点,将协调控制转化为序列决策问题,采用深度强化学习连续近端策略优化算法进行解决。在发电量、负荷等多种因素变化的情况下,设计了适合解决可再生能源制氢系统调度问题的深度强化学习模型(renewable energy to hydrogen-proximal policy optimization,R2H-PPO),经过足够的训练后能够实现在线决策控制,并与日前控制方案和基于状态控制法的监控策略进行了对比,证明所采用方法避免了传统方案的不足,并能有效处理不同时刻、天气、季节的场景。结果证明了所提出的R2H-PPO方法的可行性和有效性。

关键词：可再生能源制氢系统深度强化学习近端策略优化运行优化 R2H-PPO

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基于可再生能源的制氢系统的模拟与优化

基于可再生能源的制氢系统的模拟与优化

作者：蔡文超武汉理工大学

学位级别：硕士

基于可持续发展的理念,为了促进可再生能源的开发和应用,增强可再生能源的消纳能力,本文对可再生能源制氢系统进行了研究,利用可再生能源发电,将电能转换为氢能,以供不同的负荷使用。本文介绍可再生能源制氢系统的基本工作流程和分类,... 详细信息

基于可持续发展的理念,为了促进可再生能源的开发和应用,增强可再生能源的消纳能力,本文对可再生能源制氢系统进行了研究,利用可再生能源发电,将电能转换为氢能,以供不同的负荷使用。本文介绍可再生能源制氢系统的基本工作流程和分类,阐述利用TRNSYS和HOMER软件模拟可再生能源制氢系统或组件的适用性和可靠性。基于可再生能源制氢系统各个组件的工作原理,建立光伏电池板、风力涡轮机、电解槽、储氢罐以及燃料电池的数学模型,利用TRNSYS软件模拟可再生能源制氢系统各个组件,以研究不同工作参数对组件输出性能(电压或功率)的影响。以新疆库车为研究地点,利用太阳能和风能,本文分别设计6种不同方案的并网型和离网型可再生能源制氢系统,包括:并网型和离网型光伏制氢系统、并网型和离网型光伏/燃料电池制氢系统、并网型和离网型风力制氢系统、并网型和离网型风力/燃料电池制氢系统、并网型和离网型光伏/风力制氢系统以及并网型和离网型光伏/风力/燃料电池制氢系统。利用HOMER软件进行仿真,从经济性和技术性的角度对比和分析不同方案的可再生能源制氢系统,以选择最佳的并网型和离网型可再生能源制氢系统方案。通过分析并网型光伏/风力和离网型光伏/风力/燃料电池制氢系统组件的运行状况,从负荷数据和组件容量分析影响系统依赖电网程度和过剩电量率的关键因素,确定并网型和离网型制氢系统最匹配的负荷数据和组件容量,降低并网型制氢系统依赖电网的程度以及离网型制氢系统的过剩电量率。将最佳离网型制氢系统应用于加氢站,通过经济性和技术性分析,确定可再生能源加氢站的组件容量。聚焦于可再生能源加氢站的安全问题,建立氢燃料电池汽车在氢气加注过程中的传热模型,推导氢气温度的解析解,以实现对氢气温度的预测。本文以新疆库车为研究地点,重点工作内容为:并网型和离网型可再生能源制氢系统的方案设计和优选、参数优化以及应用,以提高可再生能源的利用率,为开发和利用可再生能源提供一定的理论基础,为可再生能源制氢系统的示范应用提供数据支撑和理论指导。

关键词：可再生能源制氢系统 HOMER软件方案优选参数优化

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新型煤气化燃烧集成制氢系统的热力学研究

中国电机工程学报 2005年第12期25卷 91-97页

作者：王智化王勤辉骆仲泱周俊虎樊建人岑可法浙江大学能源洁净利用与环境工程教育部重点实验室浙江省杭州市310027

对于以CaO为CO2接受体的无氧气化法为基础的新型煤气化燃烧集成制氢系统进行了化学热力学分析,以化学热力学平衡为基础研究了温度、压力、煤种、H2O/C比对制氢过程的影响.计算结果表明CaO的加入在一定条件下可以大大提高H2产量,气化过... 详细信息

对于以CaO为CO2接受体的无氧气化法为基础的新型煤气化燃烧集成制氢系统进行了化学热力学分析,以化学热力学平衡为基础研究了温度、压力、煤种、H2O/C比对制氢过程的影响.计算结果表明CaO的加入在一定条件下可以大大提高H2产量,气化过程的温度过高会引起CaCO3的重新分解,而温度过低则降低H2产量,合适的温度为850℃左右,合适的压力范围为2～3MPa.以纯碳为原料、气化炉中碳转化率为69%时,半焦燃烧的热量可以满足CaCO3的分解.当H2O/C在3.0～3.5之间时,气化效率达到79%左右,制氢效率为65%左右,产品气中H2含量为85%左右.与烟煤、褐煤相比,无烟煤为原料时产品气中H2含量最高,接近于以纯碳为原料的工况,而褐煤由于挥发份中CH4的含量多导致H2含量降低.

关键词：制氢系统气化燃烧力学研究集成型煤化学热力学平衡 CaCO3 热力学分析基础研究计算结果温度过高气化过程压力范围碳转化率气化效率含量降低 CaO H2O 气化法接受体 CO2 原料气化炉无烟煤 CH4 挥发份产量

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含混合储能的光伏发电制氢系统及其控制策略

光源与照明 2023年第8期 117-119页

作者：姚光辉杨东东中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司浙江杭州311100

光伏发电受太阳辐射、气象条件、地区、季节等因素的影响,有较强的随机性和间歇性,会影响电能质量,而氢能制取设备能够提高光伏发电的稳定性,有效降低碳排放,解决电能质量受季节影响的问题。利用超级电容和蓄电池的互补性,使两种设备结... 详细信息

光伏发电受太阳辐射、气象条件、地区、季节等因素的影响,有较强的随机性和间歇性,会影响电能质量,而氢能制取设备能够提高光伏发电的稳定性,有效降低碳排放,解决电能质量受季节影响的问题。利用超级电容和蓄电池的互补性,使两种设备结合组成混合储能系统,可稳定电压,降低内部消耗。文章通过对含混合储能的光伏发电制氢系统展开研究,深入探究其控制策略,具有一定的借鉴价值。

关键词：光伏发电混合储能系统制氢系统控制策略

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风/光制氢系统的同质化建模

中国电力 2020年第10期53卷 59-65页

作者：蔡国伟边育栋孔令国宋佳徐贺东北电力大学电气工程学院吉林吉林132012 国网吉林供电公司吉林吉林132000 国网四川省电力公司南充供电公司四川南充637000

随着能源技术的快速发展,风/光制氢系统将成为典型能源存在场景。本文分析风/光制氢系统中异质能源的功率交换特性,从功率/能量的供需平衡角度出发,建立风/光制氢系统的同质化分析模型;根据对模型运行域的分析,建立统一的分析框架,并通... 详细信息

随着能源技术的快速发展,风/光制氢系统将成为典型能源存在场景。本文分析风/光制氢系统中异质能源的功率交换特性,从功率/能量的供需平衡角度出发,建立风/光制氢系统的同质化分析模型;根据对模型运行域的分析,建立统一的分析框架,并通过3个维度对风/光氢制氢系统边界条件进行分析;并根据历史数据,绘制出力散点图,分析运行点规律及运行点指标范围,并对系统运行域进行合理分析。

关键词：同质化模型风/光发电制氢系统边界条件运行域

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径流式水电站弃能利用的制氢系统优化研究

水力发电学报 2021年第6期40卷 21-30页

作者：杨阳王孝群练冲张玉胜吴振天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室天津300072 天津大学建筑工程学院天津300350 河北工程大学水利水电学院河北邯郸056038 南京市水利规划设计院股份有限公司南京210000

基于我国水电站“弃水”弃电的严重现状,针对我国建设的无调节能力的径流式水电站,开展弃能利用的制氢系统优化研究。根据水电站的实际流量过程及机组运行特性,提出水电站弃能的计算方法,并构建“产”、“储”、“输”完整的集成运行控... 详细信息

基于我国水电站“弃水”弃电的严重现状,针对我国建设的无调节能力的径流式水电站,开展弃能利用的制氢系统优化研究。根据水电站的实际流量过程及机组运行特性,提出水电站弃能的计算方法,并构建“产”、“储”、“输”完整的集成运行控制与容量优化配置模型,并对氢气市场价格、年均氢气产量与水电站弃能制氢系统的经济效益关系进行敏感性分析。四川省沙坪二级水电站算例结果表明,液氢运输距离为500 km时,按照3.5元/Nm^(3)的氢气单价,制氢系统最优容量配置下,2019年弃电利用率为70.54%,氢气产量为2.09×10^(7) Nm^(3),全生命周期净现值为1.99亿元。本研究为解决清洁能源的电能利用问题提供了新路线,对促进我国进入氢经济时代有重要的意义。

关键词：径流式水电站弃能利用制氢系统运行控制容量配置

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氢气制取方法和光伏制氢系统分析

光源与照明 2023年第11期 138-140页

作者：赖勇左敏毛峰超夏铭泽中海石油深海开发有限公司广东珠海519000 中海油能源发展股份有限公司天津300450

“十四五”以来,国家大力推动绿色低碳发展,对可再生能源提出了更为明确的要求,氢气作为一种能量密度大、利用率高、清洁且可再生的二次能源,可以作为光电、风电等可再生能源的能量载体,在我国能源转型进程中发挥重要的作用。氢能产业... 详细信息

“十四五”以来,国家大力推动绿色低碳发展,对可再生能源提出了更为明确的要求,氢气作为一种能量密度大、利用率高、清洁且可再生的二次能源,可以作为光电、风电等可再生能源的能量载体,在我国能源转型进程中发挥重要的作用。氢能产业的发展有助于我国加速实现“双碳”目标,氢能的开发和利用可以助力社会的清洁低碳发展,破解能源危机,构建安全高效的现代能源体系。目前,光伏发电急需改善制氢过程中的成本高、储存困难等问题。基于此,文章对氢气的制取方法进行分析,讨论了光伏制氢的特点和分类,并对未来发展进行了展望,以供相关工作人员参考。

关键词：光伏制氢系统工业制法氢气

考虑减排CO_2的几种大规模制氢系统技术经济分析(下)

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天然气工业 2004年第2期24卷 104-108页

作者：张斌倪维斗李政中国工程院院士北京清华大学热能工程系

面对由温室效应导致的日益严重的全球气候灾难 ,二氧化碳减排已经刻不容缓。氢气作为理想的清洁能源 ,在应用环节可以实现零排放。然而要实现全生命周期的CO2 减排 ,必须考虑在用化石燃料制氢环节中回收并处理CO2 。考察了几种目前常用... 详细信息

面对由温室效应导致的日益严重的全球气候灾难 ,二氧化碳减排已经刻不容缓。氢气作为理想的清洁能源 ,在应用环节可以实现零排放。然而要实现全生命周期的CO2 减排 ,必须考虑在用化石燃料制氢环节中回收并处理CO2 。考察了几种目前常用的大规模制氢方法———天然气蒸汽重整 (SMR)、自热重整 (ATR)、部分氧化和煤气化制氢的工艺流程 ,用AspenPlusTM对这几种制氢工艺流程进行模拟仿真 ,并进行了能量和经济性分析。指出对中国减排CO2 而言 ,煤气化激冷 -高温净化方案是最经济可行的 ,并可进一步发展为以煤气化为核心的多联产系统 ,对我国的可持续发展具有重要意义。

关键词：制氢系统二氧化碳天然气蒸汽重整天然气自热重整灵敏度经济分析

QDQ2-1型水电解制氢设备冷却循环水控制改进方法研究

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气象水文海洋仪器 2024年第3期41卷 38-40页

作者：张捷军梁建平柯莉萍蒋珍姣桂林市气象局桂林541001 贵州省威宁县气象局威宁553100

为了保障制氢设备的良好运行,文章进行水电解制氢设备冷却循环水控制改进方法的研究,利用温度控制电路将电解槽温度控制在预设范围,使水电解制氢设备始终工作在最佳温度。通过10个月的试用检验,设备未出现超温停机现象,改造效果理想。... 详细信息

为了保障制氢设备的良好运行,文章进行水电解制氢设备冷却循环水控制改进方法的研究,利用温度控制电路将电解槽温度控制在预设范围,使水电解制氢设备始终工作在最佳温度。通过10个月的试用检验,设备未出现超温停机现象,改造效果理想。研究方法具有在同型号制氢设备中推广的可行性。

关键词：制氢系统冷却循环水改进