考虑电解槽动态效率特性的电-氢混合储能优化运行方法 被引量：7

1

作者 高宇歌 任洲洋 +2 位作者 程欢 董朝阳 吴秋莉 《电网技术》 北大核心 2025年第2期533-541,I0040-I0043,共13页

针对电-氢混合储能系统未充分考虑电解槽动态效率运行特性的问题,提出计及电-氢混合储能运行特性的区域电力系统优化运行方法。首先,构建考虑法拉第效率损失的电解槽动态运行模型,并线性化其数学模型;在分析电-氢混合储能协调运行机理... 针对电-氢混合储能系统未充分考虑电解槽动态效率运行特性的问题,提出计及电-氢混合储能运行特性的区域电力系统优化运行方法。首先,构建考虑法拉第效率损失的电解槽动态运行模型,并线性化其数学模型;在分析电-氢混合储能协调运行机理的基础上,以系统运行成本最小为目标,建立计及电-氢混合储能运行特性的区域电力系统优化运行模型,并基于改进的IEEE-118系统进行仿真分析,结果表明,所提方法能提高系统整体运行效率和电解槽利用率,充分发挥电-氢储能互补优势,促进新能源高效经济消纳。 展开更多

关键词 法拉第效率 电-氢混合储能 电解槽 动态特性

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基于分布式模型预测控制的电-氢混合储能系统控制策略 被引量：1

2

作者 余晋宇 周荔丹 +3 位作者 于天佑 王子强 赵轩辉 姚钢 《电力系统自动化》 北大核心 2025年第3期114-124,共11页

储能系统具备平抑新能源波动、储存多余电能等作用,但单一类型的储能单元因响应速度、容量等限制难以满足需求。为提升孤岛直流微电网新能源消纳能力,提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的电-氢混合储能系统控制方案,可充分发挥锂... 储能系统具备平抑新能源波动、储存多余电能等作用,但单一类型的储能单元因响应速度、容量等限制难以满足需求。为提升孤岛直流微电网新能源消纳能力,提出了一种基于分布式模型预测控制(DMPC)的电-氢混合储能系统控制方案,可充分发挥锂电池高功率密度和一体化可再生燃料电池高能量密度的优势。首先,针对电、氢储能子系统分别设计DMPC控制器,可实现正常工况下电、氢储能分别支撑高、低频负荷,降低电储能充放电次数,延长寿命;而在氢储能停机工况下,可实现电储能单独支撑负荷,维持系统稳定。其次,考虑电、氢储能响应速度差异,基于DMPC代价函数的荷电状态恢复项,引入了权重自适应算子,避免了负责快速响应的电储能平均电压恢复能力突降,提高了直流电压暂态稳定性。最后,通过Simulink仿真验证了所提控制策略的有效性。 展开更多

关键词 孤岛直流微电网 分布式模型预测控制 电-氢混合储能 燃料电池 暂态稳定

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计及风电平抑的电-氢混合储能容量优化配置

3

作者 李建林 孙浩元 +2 位作者 张敏慧 赵普 马骥骋 《太阳能学报》 北大核心 2025年第6期120-129,共10页

针对风电并网波动性强、电能质量不佳以及电-氢混合储能容量配置不佳的问题,提出一种计及风电平抑下的电-氢混合储能容量优化配置研究。在风电典型场景下,首先采用基于鲸鱼算法优化的变分模态分解对风电信号进行处理,并结合风电并网波... 针对风电并网波动性强、电能质量不佳以及电-氢混合储能容量配置不佳的问题,提出一种计及风电平抑下的电-氢混合储能容量优化配置研究。在风电典型场景下,首先采用基于鲸鱼算法优化的变分模态分解对风电信号进行处理,并结合风电并网波动量限值,得到直接并网分量与储能待平抑分量;其次,在充分考虑氢储能和电化学储能的相关特性与约束条件下,制定基于碱性电解槽实际运行特性与电化学储能实际运行状态的能量管理策略,基于此策略,在消纳储能待平抑分量的同时,以系统年综合成本最小为目标,建立电-氢混合储能容量配置模型,并采用CPLEX求解器求解。仿真结果表明:所提策略不仅能提高氢储能的利用率而且还能使电化学储能工作于安全工作区间;其次,该策略下的容量配置方案可在满足系统经济性的情况下,实现对风电更好地平抑。 展开更多

关键词 风电平抑 变分模态分解 电-氢混合储能 碱性电解槽 功率分配 容量配置

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考虑海上风电不同时间尺度功率波动的源侧电-氢混合储能多目标规划

4

作者 符杨 周颖龙 +3 位作者 葛晓琳 刁冠勋 费斐 黄阮明 《电网技术》 北大核心 2025年第8期3244-3255,I0068,I0069,共14页

在风电场源侧配备储能可以缓解风电随机波动对电网的冲击,然而储能种类繁多、价格昂贵,在海上风电平价上网时代下经济合理地配置储能面临巨大挑战。为此,提出一种考虑海上风电多时间尺度出力波动的源侧电-氢混合储能规划方法。首先,针... 在风电场源侧配备储能可以缓解风电随机波动对电网的冲击,然而储能种类繁多、价格昂贵,在海上风电平价上网时代下经济合理地配置储能面临巨大挑战。为此,提出一种考虑海上风电多时间尺度出力波动的源侧电-氢混合储能规划方法。首先,针对风电出力多尺度波动难以准确拆分、有效分配给混合储能的问题,提出变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)结合波动特征频谱以准确分解不同时间尺度波动分量,再通过构建模态分配矩阵模型刻画时频域波动分量与储能容量的映射关系。其次,针对海陆不同位置配置电氢混合储能的差异性,计及电-氢储能不同寿命、海-陆储能差异成本等因素进行全生命周期成本建模;此外综合考虑海上储能对输变电设备的间接降本效益以及储能系统整体转化效率,建立了适应海上风电多时间尺度功率波动的混合储能多目标规划模型。最后,针对所构建的规划模型提出一种改进规格化法平面约束法(improved normalized normal constraint,INNC),通过空间投影适当拓展乌托邦面,在分布更广的Pareto前沿解中选择最优规划方案。通过算例仿真验证了所提方法的有效性,结果表明随着风场建设远海化,海上配储的经济性将逐渐显露。 展开更多

关键词 海上风电 频域分析 电-氢混合储能 储能优化配置 多目标规划

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考虑电-氢混合储能的电-热综合能源系统最优规划

5

作者 黄元平 苏睿 +4 位作者 何国彬 罗宏波 杨金新 施铭涛 李灵龙 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第13期152-162,共11页

对电-热综合能源系统(electric heat integrated energy systems, EHIES)中设备进行合理的规划能够有效提高其运行经济性和稳定性。为此提出基于非支配性排序遗传算法Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)的EHIES多... 对电-热综合能源系统(electric heat integrated energy systems, EHIES)中设备进行合理的规划能够有效提高其运行经济性和稳定性。为此提出基于非支配性排序遗传算法Ⅲ(non-dominated sorting genetic algorithm Ⅲ,NSGA-Ⅲ)的EHIES多目标规划模型,以规划成本、区域供热网(district heating network, DHN)节点供热温度波动和主动配电网(active distributed network, ADN)节点电压波动为目标函数,采用以热定电的方法确定EHIES耦合设备的输出功率。此外,设计基于13节点的DHN和IEEE-33标准测试节点的仿真实验,并将优化后的EHIES配置方案重新代入仿真网络,以验证配置结果能够提高ADN负荷的稳定性。实验结果表明,与初始状态相比,采用该配置方法 EHIES的排放成本降低了40.75%,DHN供热温度波动降低了9.37%,ADN电压波动降低了53.34%。 展开更多

关键词 电-热综合能源系统 电-氢混合储能系统 最优规划 NSGA-Ⅲ算法 电压波动

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基于GRU算法的弃电量预测及电-氢混合储能系统的运行优化 被引量：2

6

作者 何婷 乔俊强 吴国栋 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期1731-1740,共10页

风/光等可再生能源的高渗透接入将增强电源侧输出随机性与波动性,导致弃风、弃光现象时常存在,将弃风/光量制氢是解决可再生能源深度消纳的有效途径。本文提出基于Adam优化的门控循环单元神经网络算法(GRU)对风/光弃电量进行预测,利用... 风/光等可再生能源的高渗透接入将增强电源侧输出随机性与波动性,导致弃风、弃光现象时常存在,将弃风/光量制氢是解决可再生能源深度消纳的有效途径。本文提出基于Adam优化的门控循环单元神经网络算法(GRU)对风/光弃电量进行预测,利用拉丁超立方和同步回代削减算法生成典型风/光发电不确定性场景。以系统建设成本最小化和运营成本最小化为目标,构建双层目标函数,第1层优化碱性电解槽(AWE)和电池储能系统(BESS)的容量配置,第2层保证系统在生成场景中运行最佳,同时引入惩罚项,以最大限度利用风/光弃电。以西北某地区风/光弃电量数据为例,采用不同结构的神经网络算法对弃风/光量进行预测,通过比较不同算法的均方根误差,验证了所提算法的准确性。最后对3种不同储能方案进行优化运行分析,研究结果表明,仅采用BESS系统年利润为负数且年投资成本最高,采用BESS-AWE混合储能系统比仅采用AWE系统年投资成本增加15.66%,但年利润增加了255%,弃电利用率为92%,有效提高系统经济性。 展开更多

关键词 可再生能源弃电量 门控循环单元神经网络 电-氢混合储能 双层目标函数

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计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估 被引量：10

7

作者 岳大为 赵文体 +3 位作者 袁行行 杨明哲 姜毅 李练兵 《电力工程技术》 北大核心 2023年第3期27-35,共9页

电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电... 电-氢混合储能为提高孤岛直流微电网可靠性提供了有效途径,然而不同电-氢混合储能策略也会影响系统的可靠性水平,文中针对不同电-氢混合储能运行顺序,对比分析了3种储能策略对孤岛直流微电网可靠性的影响。首先,建立氢气储能模型、蓄电池储能模型和微电网可靠性评估指标体系;然后,计及系统元件故障,基于序贯蒙特卡洛法,提出计及电-氢混合储能的孤岛直流微电网可靠性评估方法;最后,采用改进的RBTS BUS6 F4馈线系统对孤岛直流微电网进行可靠性评估,对比分析储能策略和电-氢混合储能容量对系统可靠性的影响。结果表明:氢储能可以有效提高系统可靠性,不同的电-氢储能策略和容量对系统可靠性具有不同的影响。 展开更多

关键词 孤岛直流微电网 电-氢混合储能 可靠性评估 蒙特卡洛法 储能策略 可靠性指标

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计及最小使用成本及储能状态平衡的电-氢混合储能孤岛直流微电网能量管理 被引量：41

8

作者 蒲雨辰 李奇 +4 位作者 陈维荣 黄文强 胡斌彬 韩莹 王璇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期918-927,共10页

随着微电网技术的日渐发展,微电网中储能系统逐渐多元化,电储能及氢储能与微电网的运行控制产生紧密联系,如何经济地运行不同种类储能系统成为学者关注的焦点。提出一种基于最小使用成本及储能状态平衡的电–氢混合储能孤岛直流微电网... 随着微电网技术的日渐发展,微电网中储能系统逐渐多元化,电储能及氢储能与微电网的运行控制产生紧密联系,如何经济地运行不同种类储能系统成为学者关注的焦点。提出一种基于最小使用成本及储能状态平衡的电–氢混合储能孤岛直流微电网能量管理方法,该方法在满足微电网基础指标即电压稳定、功率平衡的基础上,结合使用成本最小算法及等效氢耗最小算法,对使用电–氢混合储能消纳光伏产生的多余电能以及释放能量用于功率缺额等情景进行最小化储能系统使用成本及维持储能系统储能状态稳定的优化控制,通过对各系统的直–直变换器层控制以及顶层的协调控制确定各储能系统的工作状态,从而完成系统的能量管理。通过RT-LAB半实物系统开展实时仿真,在实际工况下进行72h运行,验证所提方法的有效性,保证系统在实际工作中的经济型及稳定性。 展开更多

关键词 直流微电网 能量管理 电-氢混合储能系统 最小使用成本 储能状态 燃料电池

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计及效率特性的电-氢混合储能直流微网经济下垂控制策略 被引量：18

9

作者 李荦一 韩莹 +3 位作者 李奇 陈晓雯 蒲雨辰 陈维荣 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期69-80,共12页

为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构... 为实现电-氢混合储能微电网在孤岛状态下的自治经济运行,并降低系统运行对通信网络的依赖,提出一种计及效率特性的直流微网经济下垂控制策略。该控制策略充分考虑电-氢混合储能系统各子系统的工作特性,研究了系统运行与效率的关系,并构建了计及效率特性的电-氢混合储能直流微电网系统成本函数。再结合电-氢混合储能系统的互补工作模式,驱动各系统基于成本分散地实施电-氢混合储能系统的运行方案,进而提高直流微电网的自治经济性能。最后,通过RT-LAB实验平台开展实时仿真。结果表明:所提控制策略相较于传统经济下垂控制,能够实现燃料电池和电解槽高效率区间的稳定运行,验证了效率特性对经济运行的必要性;在一天的运行实验下,其运行成本相较于传统经济下垂控制降低了10.38%,验证了所提出策略的经济性。 展开更多

关键词 直流微电网 效率特性 电-氢混合储能 经济下垂控制

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计及功率交互约束的含电-氢混合储能的多微电网系统容量优化配置 被引量：51

10

作者 李蕊睿 李奇 +3 位作者 蒲雨辰 李朔 孙彩 陈维荣 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2022年第14期53-64,共12页

在混合交直流多微网系统中,其经济性和运行可靠性受到容量优化配置的影响。考虑到基于电储能以及氢储能系统(电解槽/燃料电池/储氢罐)的混合储能系统所具有的优势,建立了电-氢混合储能型多微网系统框架。其次,针对电-氢混合储能型多微... 在混合交直流多微网系统中,其经济性和运行可靠性受到容量优化配置的影响。考虑到基于电储能以及氢储能系统(电解槽/燃料电池/储氢罐)的混合储能系统所具有的优势,建立了电-氢混合储能型多微网系统框架。其次,针对电-氢混合储能型多微网系统,提出了考虑系统的实时能量供需状态和储能状态的多微网运行控制策略。在容量优化配置模型中引入功率交互约束模型,并在配置过程中嵌入所提出的运行控制策略。最后,以算例分析证明功率交互约束的必要性,并采用灰狼-正弦余弦优化算法求解配置模型。所得配置结果优于改进灰狼算法和改进粒子群算法。通过模拟全年运行情况,验证了所提优化配置方法的有效性和电-氢混合储能系统在季节性储能上的优势。 展开更多

关键词 多微网 容量配置 电-氢混合储能 灰狼-正弦余弦优化算法

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基于信息间隙决策理论-分布鲁棒优化的含电-氢-热混合储能综合能源系统需求响应策略 被引量：5

11

作者 吴彪 张少华 +1 位作者 王晛 洪思远 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期1030-1042,共13页

混合储能系统具有储能容量大、调节能力强等优点,有助于提高综合能源系统(integrated energy system,IES)的需求响应能力。首先,构建了一种电-氢-热混合储能系统(electric-hydrogen-thermal hybrid energy storage system,EHT-HESS),其... 混合储能系统具有储能容量大、调节能力强等优点,有助于提高综合能源系统(integrated energy system,IES)的需求响应能力。首先,构建了一种电-氢-热混合储能系统(electric-hydrogen-thermal hybrid energy storage system,EHT-HESS),其中采用电解槽(electrolytic cell,EC)、蒸气重整反应(steam methane reforming,SMR)装置、储氢、热电联产氢燃料电池(hydrogen fuel cell,HFC)设备,实现电、气向氢能的转换,以及以氢能作为中间模态的“制氢-储氢-放氢/电/热”功能。其次,建立考虑EHT-HESS的IES需求响应策略优化模型,其中考虑IES响应电价和气价,同时根据富余风电量,进行购电、购气、用电、用热、用氢等策略决策的综合需求响应(integrated demand response,IDR)行为;并采用信息间隙决策理论(information gap decision theory,IGDT)计入概率分布未知的风电严重不确定性,采用基于综合范数的分布鲁棒优化(distributionally robust optimization,DRO)方法计入概率分布不完备的电价严重不确定性。最后,算例验证了模型和方法的合理性及有效性,并表明IES装设热电联产HFC构建EHT-HESS可实现氢能向电能与热能的转换,有助于增加风电消纳量,增加IDR决策的鲁棒性。 展开更多

关键词 综合能源系统 电-氢-热混合储能系统 综合需求响应 信息间隙决策理论 分布鲁棒优化

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计及阶梯式碳交易的牵引供电系统混合储能容量配置

12

作者 郭文凯 王果 闵永智 《西南交通大学学报》 北大核心 2025年第3期550-560,共11页

在“双碳”背景下,为推动铁路行业的低碳转型,提出一种以牵引供电系统成本最小为优化目标的混合储能容量配置方法.首先,考虑多源互补、新能源高效消纳等因素,构建含新能源发电系统、电-氢混合储能系统、牵引供电系统的综合能源系统框架... 在“双碳”背景下,为推动铁路行业的低碳转型,提出一种以牵引供电系统成本最小为优化目标的混合储能容量配置方法.首先,考虑多源互补、新能源高效消纳等因素,构建含新能源发电系统、电-氢混合储能系统、牵引供电系统的综合能源系统框架,并给出碳交易市场的交易方案;其次,构建规划-运行模型,其中,规划层确定电-氢混合储能配置方案,运行层引入阶梯式碳交易机制,以计算牵引供电系统的日运行成本;最后,利用改进海鸥优化算法对模型进行求解,结合牵引供电系统与新能源实测数据,验证所提模型的有效性.结果表明:与仅考虑阶梯式碳交易方案和仅考虑电-氢混合储能方案相比,系统总成本分别降低48%与36%,弃风弃光率则下降11%与3%;与仅考虑阶梯式碳交易搭配单一储能介质(蓄电池或氢储能)方案相比,系统总成本分别降低19%与40%,新能源消纳率则提升4%与6%. 展开更多

关键词 牵引供电系统 阶梯式碳交易机制 新能源消纳 电-氢混合储能 改进海鸥算法

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考虑脱网风险的区域电-氢能源系统两阶段规划方法 被引量：2

13

作者 盛康玲 王小君 +2 位作者 张义志 刘曌 司方远 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期84-92,共9页

区域电-氢能源系统(REHS)在新型电力系统的占比逐渐提高,但受诸多不确定因素的影响其可能发生脱网事故。为提升REHS供能可靠性,提出一种考虑脱网风险的REHS规划方法。首先,提出考虑运营阶段、季节类型和运行时段3种因素的脱网概率统计方... 区域电-氢能源系统(REHS)在新型电力系统的占比逐渐提高,但受诸多不确定因素的影响其可能发生脱网事故。为提升REHS供能可靠性,提出一种考虑脱网风险的REHS规划方法。首先,提出考虑运营阶段、季节类型和运行时段3种因素的脱网概率统计方法,基于风险量化方法计算脱网事故所造成的风险成本;然后,以系统全寿命周期总成本最小为优化目标,建立考虑脱网风险的REHS规划-运行两阶段模型,上层合理配置各设备容量,下层实现REHS在正常运行场景与发生脱网事故场景下的最优调度,从而从投资与运行两方面提升系统的经济性。通过算例仿真验证了所提规划方法能够降低REHS全寿命周期总成本,具有良好的经济效益。 展开更多

关键词 区域电-氢能源系统 电-氢混合储能 供能可靠性 脱网风险 容量规划

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