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计及余热利用的氢电耦合系统多时间尺度优化运行
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作者 余金伟 陆亚红 +3 位作者 王茹楠 应芳义 姚剑琪 李振坤 《现代电力》 北大核心 2025年第3期478-488,I0002-I0003,共13页
新型电力系统中新能源的快速增长,给电力系统的安全运行造成了冲击,而氢电耦合系统作为一种储能系统,具有良好的弥补作用。从提高新能源消纳能力的角度出发,提出考虑电解槽和燃料电池余热利用的氢电耦合系统多时间尺度优化运行方法。首... 新型电力系统中新能源的快速增长,给电力系统的安全运行造成了冲击,而氢电耦合系统作为一种储能系统,具有良好的弥补作用。从提高新能源消纳能力的角度出发,提出考虑电解槽和燃料电池余热利用的氢电耦合系统多时间尺度优化运行方法。首先,建立氢电耦合系统优化运行模型,并分析各设备的耦合机理,考虑电解槽和燃料电池的余热利用,实现电氢热能源的协调利用和相互转化;其次,考虑到不同时间尺度对调度结果的影响,提出一种基于模型预测控制(model predictive control,MPC)的多时间尺度最优调度方法。在日前调度时段,考虑分时电价和可再生能源发电的随机波动性,通过协调系统内各设备的出力,保证氢电耦合系统的运行成本最小。在实时调度阶段,根据超短期预测结果,利用MPC算法对日前调度结果进行日内滚动优化校正,减小日前预测误差带来的经济性影响。最后,针对算例进行仿真分析,结果表明所提多时间尺度优化运行方法可以有效平抑风机光伏发电波动,提高系统的能源利用率和运行的经济性。 展开更多
关键词 氢电耦合系统 联产 模型预测控制 多时间尺度 优化运行
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考虑热回收及光热电站动态辅助调节的电氢耦合系统优化调度策略
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作者 陈伟 张志恒 +1 位作者 林洁 魏占宏 《电网技术》 北大核心 2025年第8期3209-3218,I0053-I0055,共13页
针对当前因未系统考虑电氢耦合系统的热能回收利用,造成能源利用不充分、受风光不稳定性影响大等问题,提出一种考虑热回收及光热电站动态辅助调节的电氢耦合系统优化调度策略。首先,充分考虑电解水、甲烷化系统及合成氨设备的热回收模型... 针对当前因未系统考虑电氢耦合系统的热能回收利用,造成能源利用不充分、受风光不稳定性影响大等问题,提出一种考虑热回收及光热电站动态辅助调节的电氢耦合系统优化调度策略。首先,充分考虑电解水、甲烷化系统及合成氨设备的热回收模型,建立电-热-氢多能流平衡约束;然后,设计热回收系统与光热电站储热单元的间接耦合架构,利用制氢设备和氢能利用设备的余热补充光热储热容量,拓展光热电站储热途径;进一步建立计及设备变工况特性的优化调度模型,缓解风光波动对制氢设备的功率冲击。最后,以甘肃玉门某电氢耦合系统为例,分析验证该方法的有效性。仿真结果表明,该方法可提高电氢耦合系统应对风光波动的能力,增强电氢耦合系统的可调节能力、提高系统能源利用率和经济效益。 展开更多
关键词 耦合系统 光热 热回收 风光波动
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考虑多工况特性的电-氢耦合系统规划方法
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作者 覃惠玲 卢纯颢 +3 位作者 罗阳洋 程敏 温紫豪 任洲洋 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第1期69-81,共13页
氢能系统包含多元化的氢能设备且运行特性各异,会对配电网运行和规划产生交互影响。为此,本文提出了一种考虑多工况特性的电-氢耦合系统规划方法。从物理原理出发,研究电解槽、甲烷化设备的多工况转换耗时耗能特性和氢燃料电池的变效率... 氢能系统包含多元化的氢能设备且运行特性各异,会对配电网运行和规划产生交互影响。为此,本文提出了一种考虑多工况特性的电-氢耦合系统规划方法。从物理原理出发,研究电解槽、甲烷化设备的多工况转换耗时耗能特性和氢燃料电池的变效率特性。考虑电解槽和甲烷化设备冷备用、热备用、正常工作三种工况,氢燃料电池的低、高运行功率两种工况,系统性地建立考虑多工况运行特性的氢能设备运行模型。为了验证所提方法的有效性,对基于IEEE 33节点的电网和10节点的气网组成的区域综合能源测试系统进行仿真测试。仿真结果表明,若忽略氢能设备多工况运行特性,会高估氢能设备灵活性,导致其规划容量与实际情况产生较大偏差。 展开更多
关键词 -耦合系统 中长期规划 甲烷化 解槽 燃料 多工况
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基于深度强化学习算法的氢耦合电-热综合能源系统优化调度
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作者 梁涛 柴露露 +2 位作者 谭建鑫 井延伟 吕梁年 《电力自动化设备》 北大核心 2025年第1期59-66,共8页
为了促进氢能与综合能源系统中其他能源的耦合,提高能源利用灵活性,减少系统碳排放,提出了一种氢耦合电-热综合能源系统(HCEH-IES)的运行优化方法。对HCEH-IES的各设备进行数学建模,并深入阐述深度强化学习算法的基本原理及双延迟深度... 为了促进氢能与综合能源系统中其他能源的耦合,提高能源利用灵活性,减少系统碳排放,提出了一种氢耦合电-热综合能源系统(HCEH-IES)的运行优化方法。对HCEH-IES的各设备进行数学建模,并深入阐述深度强化学习算法的基本原理及双延迟深度确定性策略梯度(TD3)算法的流程;将HCEH-IES的不确定性优化调度问题转化为马尔可夫决策过程,并采用TD3算法将优化目标以及约束条件转换为奖励函数进行连续状态空间和动作空间下的动态调度决策,形成合理的能源分配管理方案;采用历史数据对智能体进行训练,并对比深度Q学习网络和深度确定性策略梯度算法获得的调度策略。结果表明,相较于深度Q学习网络和深度确定性策略梯度算法,基于TD3算法的调度策略具有更好的经济性,其结果更接近于CPLEX日前优化调度方法的经济成本且更适用于解决综合能源系统动态优化调度问题,有效地实现了能源灵活利用,提高了综合能源系统的经济性和低碳性。 展开更多
关键词 耦合-热综合能源系统 可再生能源 深度强化学习 双延迟深度确定性策略梯度 能量优化管理 马尔可夫决策过程
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面向绿电–氢–氨耦合系统的自适应分布鲁棒调度优化
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作者 马翱凯 宁超 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期120-127,共8页
绿电–氢–氨耦合系统因其在推动零碳经济转型方面的重要作用而备受瞩目,其在促进可持续发展方面已取得了显著成效。然而,绿电–氢–氨耦合系统的优化调度常常受到不确定性带来的挑战,且由于数据的多样性和环境的复杂性,不确定性常表现... 绿电–氢–氨耦合系统因其在推动零碳经济转型方面的重要作用而备受瞩目,其在促进可持续发展方面已取得了显著成效。然而,绿电–氢–氨耦合系统的优化调度常常受到不确定性带来的挑战,且由于数据的多样性和环境的复杂性,不确定性常表现出多模态特性,而这一潜在特性常被忽视,导致调度结果趋于保守。因此,提出一种面向绿电–氢–氨耦合系统的自适应分布鲁棒调度优化方法,以应对该耦合系统中所出现的可再生能源与需求不确定性。该方法利用聚类算法从不确定量数据集中挖掘多模态信息,并据此构建混合Wasserstein模糊集以准确刻画不确定性分布。同时,采用仿射决策规则求解该分布鲁棒调度问题,实现调度的非预期性与自适应性。最后,该分布鲁棒问题被等价转化为一个易于求解的混合整数线性规划问题。结果表明,在样本内测试中,所提出的方法比基于Wasserstein模糊集的分布鲁棒优化和鲁棒优化分别提升了3.48%和7.54%;而在样本外测试中,该方法比基于Wasserstein模糊集的分布鲁棒优化和鲁棒优化分别提升了2.75%和6.54%。这些结果充分说明了所提出的方法在处理不确定性方面的优越性。 展开更多
关键词 绿–氨耦合系统 可再生能源 分布鲁棒优化 不确定性 多模态信息
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电能-甲醇跨区协同输运下的电-氢耦合系统调度 被引量:10
6
作者 程欢 任洲洋 +1 位作者 孙志媛 夏威夷 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期731-744,共14页
针对我国电氢供需时空分布不均导致新能源利用率低、系统运行成本过高等问题,提出一种电能-甲醇跨区协同输运下的电-氢耦合系统调度方法。首先,根据送、受端区域的能源供需特征、电/氢子系统运行特性及甲醇氢载体属性,设计电-氢耦合系... 针对我国电氢供需时空分布不均导致新能源利用率低、系统运行成本过高等问题,提出一种电能-甲醇跨区协同输运下的电-氢耦合系统调度方法。首先,根据送、受端区域的能源供需特征、电/氢子系统运行特性及甲醇氢载体属性,设计电-氢耦合系统跨区协同运行机制和调度框架,提出电能-甲醇联合输运下的送、受端供需平衡模型,充分利用甲醇的灵活储运能力促进新能源跨时空消纳;然后,构建电能-甲醇跨区协同输运下的电-氢耦合系统双层优化调度模型,考虑长时间尺度下的电、氢能量平衡,以天为调度尺度建立上层模型,确定甲醇输运和机组起停方案;考虑短时间尺度下的电力平衡、氢供需平衡约束,以小时为调度尺度建立下层模型,确定送、受端系统各小时的运行计划,从而实现异质能源的跨时空协同互补,保障送、受端区域多时间尺度能量供需平衡;最后,基于改进的HRP 38系统进行仿真分析,结果表明电能-甲醇跨区协同输运能够显著提高系统经济运行水平,促进新能源规模化消纳。 展开更多
关键词 -耦合系统 甲醇 调度计划 供需平衡 新能源
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双向可逆的集中式电氢耦合系统容量优化配置 被引量:6
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作者 冯兴 杨威 +3 位作者 张安安 张曦 李茜 雷宪章 《中国电力》 CSCD 北大核心 2024年第8期1-11,共11页
针对风光富集地区大型新能源发电厂的弃风弃光问题,利用可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOC)结合氢储能的双向转换特性消纳多余风光资源,提出一种双向可逆的集中式RSOC电氢耦合系统容量优化配置方法。首先... 针对风光富集地区大型新能源发电厂的弃风弃光问题,利用可逆固体氧化物燃料电池(reversible solid oxide fuel cell,RSOC)结合氢储能的双向转换特性消纳多余风光资源,提出一种双向可逆的集中式RSOC电氢耦合系统容量优化配置方法。首先构建集中式RSOC电氢耦合系统架构,建立发电系统、电氢转换系统等模型;其次考虑燃料电池特性建立RSOC性能衰减模型,考虑特高压通道可用传输能力不确定性生成典型场景;进而建立集中式RSOC双层容量规划模型,上层以运营期收益最大为目标优化RSOC、储氢库容量配置,下层以综合成本最低为目标优化各设备出力,联合粒子群算法与Cplex求解器进行求解。最后通过算例分析,验证RSOC的加入提高了系统经济性及环境效益,同时投资灵敏度分析表明电池单位容量成本是制约系统经济运行的重要因素。 展开更多
关键词 集中式耦合系统 可逆固体氧化物燃料 容量规划 储能 性能衰减
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面向高比例新能源接入的电氢耦合系统设想及分析 被引量:7
8
作者 羡一鸣 安之 +3 位作者 刘斯伟 戚庆茹 夏明超 陈奇芳 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期1-8,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 高比例新能源 耦合系统 直流 解水制
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基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开的电-氢概率最优能量流
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作者 夏威夷 任洲洋 +2 位作者 李辉 蒙军 王坤 《电工技术学报》 北大核心 2025年第13期4241-4255,共15页
分布式供氢网与配电网的耦合日益紧密,电、氢源荷的高维不确定性给两网安全经济运行带来了挑战。为此,基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开法,提出电-氢概率最优能量流计算方法。首先,为发挥电-氢能源时空协同潜力,提出子母站-配电网点对点... 分布式供氢网与配电网的耦合日益紧密,电、氢源荷的高维不确定性给两网安全经济运行带来了挑战。为此,基于压缩稀疏-任意多项式混沌展开法,提出电-氢概率最优能量流计算方法。首先,为发挥电-氢能源时空协同潜力,提出子母站-配电网点对点(P2P)协同模式。基于此,构建考虑时滞性和离散性的P2P氢能流约束,基于纳什谈判理论提出电-氢概率最优能量流模型,优化能源价格决策和多主体收益分配。针对电、氢源荷高维不确定性导致概率求解负担大且稳健性不足的问题,对传统多项式混沌展开法进行改进,提出电-氢概率最优能量流的解析求解算法。所提算法基于高斯正交规则和稀疏网格构建配点压缩判据,通过对配点空间快速降维,提升求解效率,并给出了算法精度和效果的数学证明。最后,采用2个仿真系统验证所提方法的有效性。 展开更多
关键词 -耦合系统 多项式混沌展开 概率最优能量流 多主体博弈 点对点协同
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考虑电动汽车充电方式的热-电-氢耦合孤岛综合能源系统优化配置 被引量:16
10
作者 阳洋 李奇 +2 位作者 蒲雨辰 陈晓雯 陈维荣 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第10期3869-3880,共12页
为实现热-电-氢综合能源系统在满足多种负荷需求的同时,能有效地降低经济成本,提出了一种以经济性为目标的双层优化配置算法,研究了孤岛综合能源系统的优化配置。首先,搭建了热-电-氢混合耦合综合能源系统(the combined hydrogen,heat a... 为实现热-电-氢综合能源系统在满足多种负荷需求的同时,能有效地降低经济成本,提出了一种以经济性为目标的双层优化配置算法,研究了孤岛综合能源系统的优化配置。首先,搭建了热-电-氢混合耦合综合能源系统(the combined hydrogen,heat and power system,CHHP),然后考虑到设备购置、运维以及燃料电池、电解槽和蓄电池的老化建立了系统总目标函数。再采用上层算法为混合正余弦灰狼算法(gray wolf optimization with sine cosine algorithm,GWO-SCA),下层算法为混合整数线性规划(mixed integer linear programming,MILP)的双层优化配置算法对设备容量进行求解。最后运用算例,验证了该算法的优越性。并对系统中的电动汽车负荷考虑了多种充电方式,讨论了不同充电方式对配置结果和经济成本的影响。结果表明所提优化配置方法能够实现综合能源系统的经济、稳定运行。 展开更多
关键词 热--耦合综合能源系统 动汽车 优化配置
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考虑氢负荷响应的化工园区电–氢耦合系统协同优化调度 被引量:17
11
作者 李颢然 薛屹洵 +3 位作者 戴铁潮 常馨月 潘昭光 孙宏斌 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第1期93-100,共8页
为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象,中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径,随之产生了越来越多的电–氢耦合系统,本文以化工园区为例,提出了考虑氢负荷响应的园区级电–氢耦合系统协同... 为解决新能源大规模发展下日益严重的弃风弃光现象,中国很多城市及园区开始广泛使用电解水制氢作为消纳新能源的一种有效途径,随之产生了越来越多的电–氢耦合系统,本文以化工园区为例,提出了考虑氢负荷响应的园区级电–氢耦合系统协同优化调度方法。首先,以实际绿氢绿氨工业园区为基础,提出了典型园区级电–氢耦合系统架构,并从系统的源–网–荷–储各角度建立了包括煤制氢、电解水制氢、储氢罐、氢制氨、氢燃料发电机与输氢管网的化工园区电–氢耦合系统模型。其次,以实现园区整体效益最大为目标,并在目标函数中加入弃风弃光惩罚项,同时考虑氢负荷的需求侧响应,使氢制氨作为园区内可灵活调节的资源,基于此进行化工园区电–氢耦合系统协同优化调度。为验证本文所提出优化调度方法的经济性及优越性,对比分析了3种不同运行场景下的优化调度结果。结果表明,电解槽与氢燃料发电机通过跟踪园区内的电源与电负荷的变化情况,实时调整自身出力功率,在保证园区电量平衡的前提下减少与外界的电力交易,减少园区购电成本与弃风弃光,同时,考虑氢制氨的需求侧响应可以在保证经济效益的前提下,进一步减少弃风弃光、降低园区整体运行成本。 展开更多
关键词 耦合系统 解水制 负荷
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基于多仿射决策规则的电-氢耦合系统多阶段鲁棒优化调度 被引量:3
12
作者 潘思佳 徐潇源 +2 位作者 严正 王晗 韩鹏飞 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2023年第20期42-52,共11页
在电-氢耦合系统优化研究中,现有工作未充分挖掘氢负荷灵活分配方式对提升系统运行经济性以及应对新能源发电不确定性的作用。文中分别刻画长管拖车运氢、管道运氢、就地售氢3种氢负荷的运行特性,构建了计及储氢特性的氢负荷在不同时段... 在电-氢耦合系统优化研究中,现有工作未充分挖掘氢负荷灵活分配方式对提升系统运行经济性以及应对新能源发电不确定性的作用。文中分别刻画长管拖车运氢、管道运氢、就地售氢3种氢负荷的运行特性,构建了计及储氢特性的氢负荷在不同时段间优化分配策略。为应对新能源发电的不确定性,以氢负荷作为日前决策量,而储氢、制氢在日内随着随机变量的实现顺序决策,构建了电-氢耦合系统多阶段鲁棒优化问题。为解决传统单仿射决策规则保守性较强的问题,提出了基于多不确定性集的多仿射决策规则求解方法,对随机变量的不同实现采取不同的决策方式。仿真结果表明,氢负荷凭借储氢环节实现了灵活分配,提高了电-氢耦合系统运行的经济效益;多仿射决策规则所得结果的经济性优于单仿射决策规则,并为系统实时运行提供了调度方案。 展开更多
关键词 -耦合系统 多阶段鲁棒优化 不确定性 新能源 仿射决策规则
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考虑多约束条件下的电-氢-化耦合系统控制方法 被引量:3
13
作者 许子怡 孙立政 +1 位作者 王丰 卓放 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期14-20,共7页
在电-氢-化耦合系统中,电解水制氢装置在消纳风、光等可再生能源或参与电网平衡调控的同时,其变负载运行需满足多约束条件,以保证系统各环节安全稳定运行。针对电-氢-化耦合系统中各环节存在的耦合作用关系,详细介绍了系统核心环节——... 在电-氢-化耦合系统中,电解水制氢装置在消纳风、光等可再生能源或参与电网平衡调控的同时,其变负载运行需满足多约束条件,以保证系统各环节安全稳定运行。针对电-氢-化耦合系统中各环节存在的耦合作用关系,详细介绍了系统核心环节——电解水制氢系统的模型,并提出一种考虑各环节多约束条件下的系统控制方法。对兆瓦级碱性电解槽的模型进行详细分析,包括电化学模型、热力学模型等,同时建立辅助设备压缩机、储氢罐的数学模型;综合考虑电解槽温度、电解槽压力、储氢罐压力、下游煤化工环节用氢等约束条件,提出电解水制氢系统的控制策略。基于MATLAB/Simulink搭建电-氢-化耦合系统的仿真模型,并通过RT-LAB半实物仿真平台,在不同的电网功率指令下,对电-氢-化耦合系统的运行特性进行深入研究,并对所提控制策略的控制效果进行验证。 展开更多
关键词 --化耦合系统 碱性解槽 24脉波整流器 多约束条件 控制策略
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电氢耦合系统定碳排运行域分析方法 被引量:2
14
作者 高宇歌 任洲洋 +1 位作者 姜云鹏 覃惠玲 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期29-36,共8页
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... 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。 展开更多
关键词 耦合系统 运行域 低碳运行 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 被引量:34
15
作者 郜捷 宋洁 +3 位作者 王剑晓 邓占锋 安麒 郑力涛 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2023年第19期1-15,共15页
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... 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。 展开更多
关键词 能源安全 高比例可再生能源 新型系统 耦合系统 能供应链 政策建议
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