考虑多阶段减排与负荷不确定性的电氢能源系统容量规划

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随着“双碳”目标的提出,我国能源转型已经成为了大势所趋。氢能作为能源转型的关键一环,实现可再生能源清洁制氢、构建电-氢综合能源系统对电力行业向低碳化转型具有重要意义。本文针对电-氢综合能源系统的低碳规划需求,提出一种考虑多阶段减排和负荷不确定性的电氢综合能源系统鲁棒容量规划模型,实现风电场、电解槽、燃料电池以及储氢罐的容量规划。首先,介绍了电-氢综合能源系统的背景及研究现状,阐明了课题的研究意义,建立了电力系统、氢气系统以及电-氢耦合元件的数学模型,同时对多阶段规划方法、不确定性分析方法进行简单介绍。其次,以系统最小投资成本为目标函数,引入机组出力、设备数量、功率平衡、各阶段碳减排量指标等作为约束条件,建立基于多阶段减排的电-氢综合能源系统规划模型,在将其线性化后采用Cplex求解器求解。以改进IEEE14节点的电力系统与7节点氢气系统耦合的电-氢综合能源系统作为算例,对减排系数、氢负荷增长率等因素进行了分析,仿真结果表明基于多阶段减排的电-氢综合能源系统规划模型可以有效提高系统经济性,改善设备利用率。最后,针对氢能发展过程中氢负荷存在的不确定性问题,在原模型的基础上采用鲁棒优化方法对氢负荷和电-氢转移负荷进行不确定性建模,建立了考虑多阶段减排和负荷不确定性的电-氢综合能源系统鲁棒规划模型,并采用列与约束方法求解。通过仿真对比各模型在计及不确定性时的优劣性,分析了不确定性调节参数对各规划方案的影响,证明了本文所提规划方法的有效性。
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