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电力自动化设备 2024年第4期44卷 1-8页

作者：羡一鸣安之刘斯伟戚庆茹夏明超陈奇芳北京交通大学电气工程学院北京100044 国网经济技术研究院有限公司北京102209

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢... 详细信息

高比例新能源接入电力系统,其高随机性与波动性将造成系统“源-荷”结构失衡,且高比例电力电子化将导致传统电力系统以同步发电机和机电动态特性为基础的技术特性发生深刻变化。为此,提出了一种采用“送端绿电离网外送-受端离网制氢-氢燃气并网发电”模式的电氢耦合系统,即在送端将新能源电力汇集接入至与交流电网无电气联系的直流输电网络中,在受端满足电解水制氢直流负荷并通过氢燃气发电方式支撑交流电网,从而将大量新能源消纳和新增“西电东送”需求与送端/受端交流电网解耦。所提电氢耦合系统不仅能改善系统电力电量平衡,促进高比例新能源消纳,还能够保障电力系统的安全可靠运行,可为我国高比例新能源电力系统的演进方向提供参考。

关键词：高比例新能源电氢耦合系统直流电网电解水制氢储氢

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电氢耦合系统定碳排运行域分析方法

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电力自动化设备 2023年第12期43卷 29-36页

作者：高宇歌任洲洋姜云鹏覃惠玲重庆大学电气工程学院输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044 广西电网有限责任公司广西南宁530023

精准刻画电氢耦合系统的低碳运行空间,有助于量化并充分挖掘氢能系统灵活运行特性对提高新能源消纳、电力系统安全经济运行水平的积极作用。针对目前缺少基于“域”的碳分析方法等问题,提出电氢耦合系统定碳排运行域(CCEOR-EHS)的概念... 详细信息

精准刻画电氢耦合系统的低碳运行空间,有助于量化并充分挖掘氢能系统灵活运行特性对提高新能源消纳、电力系统安全经济运行水平的积极作用。针对目前缺少基于“域”的碳分析方法等问题,提出电氢耦合系统定碳排运行域(CCEOR-EHS)的概念。探索电氢耦合系统的运行机制,提出CCEOR-EHS建模方法;剖析CCEOR-EHS几何特征,构建电氢耦合系统的低碳评估指标体系,全面评估CCEOR-EHS形状特征与低碳运行水平间的关联关系;提出基于逐点仿真法的CCEOR-EHS边界高效求解方法,可视化电氢耦合系统低碳运行空间。采用IEEE标准系统进行仿真分析,验证所提方法的有效性。结果表明CCEOR-EHS可有效反映系统的低碳运行水平、电氢耦合运行关系等,并能为电力系统的低碳运行提供科学的理论支撑与决策依据。

关键词：电氢耦合系统运行域低碳运行氢能系统灵活性低碳评估

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支撑中国能源安全的电氢耦合系统形态与关键技术

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电力系统自动化 2023年第19期47卷 1-15页

作者：郜捷宋洁王剑晓邓占锋安麒郑力涛北京智慧能源研究院北京市102200 大数据分析与应用技术国家工程实验室北京大学北京市100871 新能源电力系统国家重点实验室(华北电力大学) 北京市102206

氢能作为新兴的零碳二次能源,对于推动中国能源体系转型、支撑中国能源安全具有重要意义。为进一步推动氢能与电力系统的深度融合,支撑中国高比例新能源发展,对电氢耦合系统形态与关键技术展开研究。首先,构建了电氢耦合系统的技术框架... 详细信息

氢能作为新兴的零碳二次能源,对于推动中国能源体系转型、支撑中国能源安全具有重要意义。为进一步推动氢能与电力系统的深度融合,支撑中国高比例新能源发展,对电氢耦合系统形态与关键技术展开研究。首先,构建了电氢耦合系统的技术框架。然后,从氢能供应链的制-储-输-用4个方面评述相关技术发展趋势,进而从发电侧、电网侧和消费侧3个角度出发论述氢能对电力系统典型场景的关键支撑技术,分析支撑中国能源安全的电氢耦合系统形态。最后,针对当前电氢耦合系统发展中的问题进行阐述并给出相关政策建议。

关键词：能源安全高比例可再生能源新型电力系统电氢耦合系统氢能供应链电制氢政策建议

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计及电解槽工作特性的电氢耦合系统优化运行方法研究

计及电解槽工作特性的电氢耦合系统优化运行方法研究

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作者：郑力涛华北电力大学(北京)

学位级别：硕士

随着碳达峰、碳中和目标的提出,发展新型电力系统和氢能产业链成为推动我国能源结构转型的必然选择。然而,大规模新能源的接入给电力系统的稳定运行带来挑战,氢能系统的绿色发展也需要摆脱对化石能源制氢的依赖、解决清洁能源的供给问... 详细信息

随着碳达峰、碳中和目标的提出,发展新型电力系统和氢能产业链成为推动我国能源结构转型的必然选择。然而,大规模新能源的接入给电力系统的稳定运行带来挑战,氢能系统的绿色发展也需要摆脱对化石能源制氢的依赖、解决清洁能源的供给问题。电解制氢技术的发展为电力系统和氢能系统之间提供了能量流通的桥梁。电解槽可以作为电力系统中的灵活性资源促进新能源的消纳、作为氢能系统中的产氢源提供绿色低价氢气,推动新型电力系统与氢能系统之间的相互支撑与融合。然而,电解槽的运行受到自身结构和运行规律的限制;系统之间的耦合会改变电力系统和氢能系统的运行特征,影响供需关系。目前电氢系统之间的耦合特性和协同方法尚不明确,现有研究主要从电力系统的角度出发,将电解制氢设备作为可控资源进行调度控制,而忽略电解槽运行过程中的内部约束和电氢系统之间的相互影响。为此,本文聚焦电解槽的工作特性与耦合系统的运行特征,结合实际开展电氢耦合系统的优化运行方法研究。针对电解制氢模型难以兼顾特性刻画和计算需求的问题,本文综合考虑能量转化规律,温度安全约束以及启停过程对电解制氢的影响,构建了电解槽模型,反映电解槽输入输出量之间的关系与相关影响因素,体现电解槽在运行过程中的工作特性。在此基础上,从制储输用四个环节出发,结合氢能产业链的发展趋势,构建氢能系统模型,为氢能研究提供系统建模的理论基础。针对电解制氢场景下氢能系统的运行问题,本文建立以电解制氢为主要氢气来源、以输氢管网作为传输路径的氢能系统,考虑实时电价对制氢成本的影响和系统的运行特性,构建氢能系统优化运行模型。针对管道传输模型带来的非凸性,采用渐进式二阶锥算法进行处理,提升求解精度。通过算例验证所提模型与算法的有效性,分析电价对氢能系统的影响以及系统稳定性和经济性的提升策略。针对电氢耦合系统的协同运行问题,本文搭建电氢耦合系统的结构框架,分析子系统的内部特征,采用随机场景生成方法对新能源出力的不确定性进行建模,构建电氢耦合系统模型。进而以最小化系统运行成本为目标建立电氢耦合系统的二阶段随机优化模型。算例分析表明所构建的模型和方法可以优化电解槽的运行曲线,实现资源的优化配置,提高可再生能源消纳率和电氢耦合系统运行效率。

关键词：电氢耦合系统新能源消纳氢能供应链电解制氢协同运行

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