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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 电-氢耦合系统 中长期规划 甲烷化 解槽 燃料 多工况
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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
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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 电-氢耦合系统 甲醇 调度计划 供需平衡 新能源
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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
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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 -电-氢耦合综合能源系统 动汽车 优化配置
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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
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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 电-氢耦合系统 多阶段鲁棒优化 不确定性 新能源 仿射决策规则
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基于代理拉格朗日松弛的电-氢耦合网络优化调度 被引量:1
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作者 陈越 俞耀文 《控制工程》 CSCD 北大核心 2023年第12期2280-2287,共8页
针对电-氢耦合网络的调度问题,将电网与氢供应网协调优化,决定氢运输拖车的路径,并考虑氢运输的时效性,提出基于代理拉格朗日松弛的分布式求解方法。首先,考虑氢运输中拖车的行程和到达加氢站的时间等因素,以电网和氢供应网的运行成本... 针对电-氢耦合网络的调度问题,将电网与氢供应网协调优化,决定氢运输拖车的路径,并考虑氢运输的时效性,提出基于代理拉格朗日松弛的分布式求解方法。首先,考虑氢运输中拖车的行程和到达加氢站的时间等因素,以电网和氢供应网的运行成本最小为目标函数,建立电-氢耦合网络的混合整数线性规划调度模型;其次,根据代理拉格朗日松弛法将该调度问题分解成电制氢与氢供应子问题,并进行同步协调;最后,通过算例验证了所提模型及求解方法的有效性。 展开更多
关键词 电-氢耦合网络 代理拉格朗日松弛法 运输 时间窗
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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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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 电-氢耦合系统 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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考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网容量规划
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作者 陈胜 陈明健 +3 位作者 卫志农 孙国强 龚怡宁 苏慧玲 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第12期155-161,203,共8页
针对大规模光伏并网下配电网灵活性不足以及当前市场环境下氢能交易价格过高的问题,提出一种考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网协同规划模型。计及氢能设备的运行特性,构建包含电制氢、燃料电池、储氢罐和电储能的氢-电耦合配电网运行模... 针对大规模光伏并网下配电网灵活性不足以及当前市场环境下氢能交易价格过高的问题,提出一种考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网协同规划模型。计及氢能设备的运行特性,构建包含电制氢、燃料电池、储氢罐和电储能的氢-电耦合配电网运行模型,并进一步基于光伏出力和负荷的波动性确定配电网的灵活性供需情况;对不同领域的用氢负荷进行建模,以系统总体投资和运行成本最小为优化目标,在满足所有设备投资和运行约束的前提下,构建考虑氢负荷需求的氢-电耦合配电网规划模型;以IEEE 33节点配电网为算例进行测试,结果表明氢-电耦合能够有效提升配电网的经济性(综合成本降低了3.8%)和灵活性(上调、下调灵活性分别提升了34.7%、37.6%),并大幅削减下游用氢负荷的购氢成本。 展开更多
关键词 -耦合 容量规划 灵活性 负荷
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计及能源自洽率和共享氢储能的电-氢-交通耦合配电网低碳经济运行 被引量:8
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作者 苏小玲 陈来军 +2 位作者 赵超凡 曹博文 刘立泽 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第6期2424-2432,共9页
新型储能的多元化发展为能源资源的优化配置和就地高水平消纳奠定了基础,为此提出了一种计及能源自洽率和共享氢储能(shared hydrogenstorage,SHS)的能源网低碳经济调度方法。设计了包含电负荷-氢负荷的氢燃料电池车(hydrogen fuel cell... 新型储能的多元化发展为能源资源的优化配置和就地高水平消纳奠定了基础,为此提出了一种计及能源自洽率和共享氢储能(shared hydrogenstorage,SHS)的能源网低碳经济调度方法。设计了包含电负荷-氢负荷的氢燃料电池车(hydrogen fuel cell vehicle,HFCV)交通网与新能源配电网双向耦合架构。在此基础上,以提高能源自洽率、降低碳排放成本为目标,综合考虑配电网、交通网、氢储能系统的运行约束条件以及短期氢储能(short-term hydrogenstorage,STHS)和SHS服务,建立了电-氢-交通耦合配电网的低碳经济优化调度模型,并给出了基于精英遗传算法(elitist strategy genetic algorithm,ESGA)的求解方法。算例分析证明,提出的方法可有效提升电-氢-交通耦合网络能源自洽率、降低整体系统碳排放成本。 展开更多
关键词 能源自洽率 --交通耦合 新型储能 共享储能 短期储能
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基于用户出行与充能特性的电氢一体化站规划
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作者 李英量 郭飞燕 +2 位作者 白博旭 朱琦 杨一 《电力系统保护与控制》 北大核心 2025年第11期125-135,共11页
在电-氢-交通耦合背景下,针对加氢站和充电站单独规划导致的资源利用率低、空间布局分散等问题,提出一种基于用户出行路径与充能特性的电氢一体化站选址规划模型。该模型通过分析新能源汽车用户的出行链特征,并利用改进Dijkstra算法预... 在电-氢-交通耦合背景下,针对加氢站和充电站单独规划导致的资源利用率低、空间布局分散等问题,提出一种基于用户出行路径与充能特性的电氢一体化站选址规划模型。该模型通过分析新能源汽车用户的出行链特征,并利用改进Dijkstra算法预测电动汽车、氢能源汽车的差异化充能需求。构建以投资和用户成本最小为目标、综合用户与投资者的成本效益及电-氢能源转换为约束的融合路网出行特征的电氢一体化站规划模型,并采用Voronoi图划分结合粒子群算法对模型进行求解。以某市主城区为算例进行分析,通过对比不同规划条件下的设施布局效果,验证了所提模型在提升能源设施协同性方面的优势。研究结果表明该方法能够通过电氢一体化站的耦合充能分析,在降低用户出行成本的同时促进交通能源网络的弹性提升,为多能互补型充能设施的规划提供了兼顾技术可行性与经济合理性的解决方案。 展开更多
关键词 一体化站 --交通耦合 出行链 气化交通 交通-能源系统
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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
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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 --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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基于改进双层鲁棒的氢-电混合时间尺度联合储能系统规划 被引量:6
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作者 刘倩 贾健雄 +3 位作者 靳幸福 孙博 王馨 王磊 《电测与仪表》 北大核心 2023年第10期17-23,35,共8页
随着可再生能源并网比例持续提高,为平抑可再生能源发电波动的储能技术受到广泛的关注。氢储能作为一种新兴的储能方式可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模电能量的转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中构建了包含电化学... 随着可再生能源并网比例持续提高,为平抑可再生能源发电波动的储能技术受到广泛的关注。氢储能作为一种新兴的储能方式可以实现长时间以及广域空间范围内的大规模电能量的转移,是消纳高比例可再生能源的重要技术。文中构建了包含电化学储能、氢储能及上级电网的氢-电联合耦合系统,构建了长期氢储能与短期电化学储能的长-短期混合时间尺度联合储能机制,建立了联合储能系统中各装置的数学模型。为降低常规双层鲁棒规划方法针对风/光/荷不确定性处理的复杂程度,克服对于求解器的依赖,提出了一种改进的双层鲁棒规划,充分计及了风/光/荷最不利的情况,实现了长短期的氢-电混合储能系统中的设备配置容量的规划。为分析氢储能在长时间尺度下充放能的过程,利用典型日权重系数法对典型日进行耦合,以较小的计算量来描述全年的氢储能充、放氢能量。针对某地区进行算例分析,并对其结果从系统各装置配置容量/功率、总成本及各装置功率时序进行比较分析,验证论文所述方法的可行性及有效性。 展开更多
关键词 新型力系统 季节性储能 -耦合 改进双层鲁棒规划
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电力系统氢储能关键应用技术现状、挑战及展望 被引量:50
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作者 王士博 孔令国 +6 位作者 蔡国伟 闫华光 韩子娇 刘闯 万燕鸣 杨士慧 王晓晨 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第17期6660-6680,共21页
深入挖掘氢储能在电力系统中的应用潜力,进而推进其在电力系统中的规模化应用是电力行业能源结构转型与深度脱碳的重要技术路径之一。为加速构建新型电力系统,该文首先归纳分析构建氢储能与电力系统耦合结构,并从电解水制氢、氢气储输... 深入挖掘氢储能在电力系统中的应用潜力,进而推进其在电力系统中的规模化应用是电力行业能源结构转型与深度脱碳的重要技术路径之一。为加速构建新型电力系统,该文首先归纳分析构建氢储能与电力系统耦合结构,并从电解水制氢、氢气储输、氢气发电和电解槽/燃料电池模型构建4个方面阐述氢储能关键技术发展现状;其次,以氢储能在电力系统“源–网–荷”各环节应用场景为主线,梳理回顾目前国内外电–氢耦合技术取得的进展;最后,对氢储能支撑新型电力系统构建中存在的技术挑战与未来重点技术发展方向展开探讨,旨在为电力系统中氢储能应用技术的研究提供借鉴与参考。 展开更多
关键词 新型力系统 可再生能源 储能 电-氢耦合 源–网–荷
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计及碳减排与数据中心余热回收的电-热-氢综合能源系统多目标优化调度
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作者 陆煜锌 赵云 +3 位作者 尹雁和 钟毅 朱继忠 李彦江 《全球能源互联网》 2025年第5期651-661,共11页
为促进数据中心综合能源系统的节能减排与高效用能,提出了一种考虑数据中心余热回收且兼顾经济性与碳排放的电-热-氢综合能源系统多目标优化调度方法。首先,分析数据中心的工作特性,建立数据中心的功耗模型、热力模型以及余热回收模型... 为促进数据中心综合能源系统的节能减排与高效用能,提出了一种考虑数据中心余热回收且兼顾经济性与碳排放的电-热-氢综合能源系统多目标优化调度方法。首先,分析数据中心的工作特性,建立数据中心的功耗模型、热力模型以及余热回收模型。基于综合能源系统结构,考虑电-热-氢多能耦合特性,建立系统内部各能量转化设备的运行模型。在此基础上,以最小化系统总运行成本与碳排放量为目标,构建多目标日前优化调度模型。针对所提多目标优化问题,采用规划法向约束生成法(normalized normal constraint,NNC)进行高效求解,获取均匀的Pareto前沿点,再从中选择最佳折衷解作为系统调度方案。最后,以某数据中心综合能源系统为例进行仿真分析,结果表明,所提多目标优化调度策略可以有效兼顾综合能源系统运行的经济性和低碳性,同时NNC法能够确保折衷解的质量,验证了所提模型和方法的有效性。 展开更多
关键词 综合能源系统 碳减排 --耦合 数据中心余热回收 多目标优化
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