Robust Optimal Scheduling Strategy for Park Integrated Energy System Considering Seasonal Complementarity of Ammonia Energy Storage

YUAN Yuqiang; CHU Zhuang

doi:10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.011

English Version Journal Login

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Robust Optimal Scheduling Strategy for Park Integrated Energy System Considering Seasonal Complementarity of Ammonia Energy Storage

Renewable Energy and Energy Storage | 更新时间：2026-09-30

- Robust Optimal Scheduling Strategy for Park Integrated Energy System Considering Seasonal Complementarity of Ammonia Energy Storage
- Electric Power Construction Vol. 47, Issue 10, Pages: 136-150(2026)
- 作者机构：
  
  东北电力大学电气工程学院，吉林省吉林市 132012
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China(52077030)
- DOI：10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.011
  CLC： TM715
- Received：09 February 2026，
  
  Revised：2026-03-14，
  
  Published：01 October 2026
- 稿件说明：
移动端阅览
苑玉强,初壮.考虑氨储能季节性互补的园区综合能源系统鲁棒优化调度策略[J].电力建设,2026,47(10):136-150.

YUAN Yuqiang,CHU Zhuang.Robust Optimal Scheduling Strategy for Park Integrated Energy System Considering Seasonal Complementarity of Ammonia Energy Storage[J].Electric Power Construction,2026,47(10):136-150.
苑玉强,初壮.考虑氨储能季节性互补的园区综合能源系统鲁棒优化调度策略[J].电力建设,2026,47(10):136-150. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.011.

YUAN Yuqiang,CHU Zhuang.Robust Optimal Scheduling Strategy for Park Integrated Energy System Considering Seasonal Complementarity of Ammonia Energy Storage[J].Electric Power Construction,2026,47(10):136-150. DOI： 10.12204/j.issn.1000-7229.2026.10.011.

摘要

目的

针对高比例可再生能源接入下园区综合能源系统（park integrated energy system，PIES）面临的季节性供需失衡与短时功率波动问题，提出一种考虑季节性互补的储氨园区鲁棒优化调度策略。

方法

首先，构建电-氨-冷-热梯级利用模型，充分挖掘氨的储能与工质双重价值；其次，设计考虑状态引导的多时间尺度协同机制，通过上层季节性规划与下层两阶段鲁棒调度的动态耦合，解决长短期决策协同难题；最后，采用列与约束生成（column-and-constraint generation，C&CG）算法求解模型。

结果

与无储氨基准场景相比，所提策略有效降低了年化运行成本，提升了风电消纳率，在极端场景下，以较小的成本增幅显著降低了切负荷风险。

结论

该方法通过氨能的多功能利用与多时间尺度协同，为园区综合能源系统的经济灵活运行提供了理论支持与工程参考。

Abstract

Objective

To address the seasonal supply-demand mismatch and short-term power fluctuations in park integrated energy systems （PIES） with high-penetration renewable energy， this paper proposes a robust optimal scheduling strategy for ammonia‑storage PIES that explicitly considers seasonal complementarity.

Methods

First， an electricity‑ammonia‑cooling‑heating cascade utilization model is developed to fully exploit the dual roles of ammonia as both an energy storage medium and a working fluid. Second， a state‑guided multi‑time‑scale coordination mechanism is designed， in which the upper‑layer seasonal planning and the lower‑layer two‑stage robust scheduling are dynamically coupled to resolve the long‑term and short‑term decision coordination challenge. Finally， the column‑and‑constraint generation （C&CG） algorithm is employed to solve the proposed model.

Results

Simulation results demonstrate that， compared with the benchmark scenario without ammonia storage， the proposed strategy effectively reduces the annualized operating cost and enhances the wind power accommodation rate. Under extreme scenarios， it significantly lowers the load‑shedding risk with only a modest cost increase.

Conclusions

By leveraging the multifunctional utilization of ammonia energy and multi‑time‑scale coordination， this method offers both theoretical support and engineering guidance for the economical and flexible operation of PIES.

关键词

Keywords

references

韩培东，王伟胜，李湃，等 . 基于多目标优化的大型新能源基地风光储容量联合规划配置［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4477 - 4485 .

Han Peidong ， Wang Weisheng ， Li Pai ， et al . Joint planning and configuration of wind-solar-storage capacity for large-scale renewable energy bases based on multi-objective optimization ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4477 - 4485 .

杨胜，樊艳芳，侯俊杰，等 . 考虑平抑风光波动的ALK-PEM电解制氢系统容量优化模型［J］. 电力系统保护与控制， 2024 ， 52 （ 1 ）： 85 - 96 .

Yang Sheng ， Fan Yanfang ， Hou Junjie ， et al . Capacity optimization model for an ALK-PEM electrolytic hydrogen production system considering the stabilization of wind and PV fluctuations ［J］. Power System Protection and Control ， 2024 ， 52 （ 1 ）： 85 - 96 .

潘超，杨铖，唐华，等 . 考虑氨能与广义储能的多能耦合系统低碳协调运行［J］. 电力建设， 2024 ， 45 （ 7 ）： 122 - 133 .

Pan Chao ， Yang Cheng ， Tang Hua ， et al . Low-carbon coordinated operation of multi-energy coupled system considering ammonia energy and generalized energy storage participation ［J］. Electric Power Construction ， 2024 ， 45 （ 7 ）： 122 - 133 .

覃文力，荣娜 . 基于全生命周期法的含氢能梯级利用综合能源系统优化调度［J］. 电网与清洁能源， 2025 ， 41 （ 4 ）： 145 - 154 .

Qin Wenli ， Rong Na . Low-carbon and economical optimal scheduling of an integrated energy system with hydrogen energy cascade based on a whole life cycle approach ［J］. Power System and Clean Energy ， 2025 ， 41 （ 4 ）： 145 - 154 .

王士博，孔令国，蔡国伟，等 . 电力系统氢储能关键应用技术现状、挑战及展望［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 17 ）： 6660 - 6680 .

Wang Shibo ， Kong Lingguo ， Cai Guowei ， et al . Current status， challenges and prospects of key application technologies for hydrogen storage in power system ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 17 ）： 6660 - 6680 .

朱振山，林婕，郭磊，等 . 考虑电转氨系统余热发电和供氨需求的独立海岛综合能源系统多阶段优化调度［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4516 - 4525 .

Zhu Zhenshan ， Lin Jie ， Guo Lei ， et al . Multi-stage optimal dispatch of an independent island integrated energy system considering waste heat generation from a power-to-ammonia system and ammonia demand ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 11 ）： 4516 - 4525 .

王堃旗，李树豪，席双惠，等 . 面向燃气轮机的氨/氢燃料掺混设计及其燃烧特性研究［J］. 热能动力工程， 2024 ， 39 （ 7 ）： 46 - 53 .

Wang Kunqi ， Li Shuhao ， Xi Shuanghui ， et al . Ammonia/hydrogen fuel blending design and its combustion characteristics for gas turbines ［J］. Journal of Engineering for Thermal Energy and Power ， 2024 ， 39 （ 7 ）： 46 - 53 .

薛雨润，吴军，吴明阳，等 . 计及多形式储能接入的氢能园区综合能源系统优化规划方法研究［J］. 电网与清洁能源， 2025 ， 41 （ 12 ）： 127 - 138 .

Xue Yurun ， Wu Jun ， Wu Mingyang ， et al . Research on the optimization planning method for comprehensive energy system of hydrogen energy park considering multi-form energy storage access ［J］. Power System and Clean Energy ， 2025 ， 41 （ 12 ）： 127 - 138 .

初壮，袁继新 . 考虑氨制冷和火电掺氨的综合能源系统优化调度［J］. 电力建设， 2025 ， 46 （ 8 ）： 92 - 104 .

Chu Zhuang ， Yuan Jixin . Optimization and scheduling of comprehensive energy systems considering ammonia refrigeration and ammonia blending in thermal power plants ［J］. Electric Power Construction ， 2025 ， 46 （ 8 ）： 92 - 104 .

Guiberti T F ， Pezzella G ， Hayakawa A ， et al . Mini review of ammonia for power and propulsion： advances and perspectives ［J］. Energy & Fuels ， 2023 ， 37 （ 19 ）： 14538 - 14555 .

Giddey S ， Badwal S P S ， Munnings C ， et al . Ammonia as a renewable energy transportation media ［J］. ACS Sustainable Chemistry & Engineering ， 2017 ， 5 （ 11 ）： 10231 - 10239 .

袁文腾，陈亮，王春波，等 . 基于氨储能技术的电转氨耦合风-光-火综合能源系统双层优化调度［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 18 ）： 6992 - 7002 .

Yuan Wenteng ， Chen Liang ， Wang Chunbo ， et al . Bi-level optimal scheduling of power-to-ammonia coupling wind-photovoltaic-thermal integrated energy system based on ammonia energy storage technology ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 18 ）： 6992 - 7002 .

崔杨，孙喜斌，付小标，等 . 考虑电转氨和生物质废能转换的农村化工综合能源系统低碳调度方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3350 - 3360 .

Cui Yang ， Sun Xibin ， Fu Xiaobiao ， et al . Low-carbon dispatch method of rural chemical industry integrated energy system considering power to ammonia and biomass waste energy conversion ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 8 ）： 3350 - 3360 .

杨馥源，田雪沁，余潜跃，等 . 面向电网互动的绿电转氨单元变工况特性和互动能力评估研究［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （增刊1 ）： 180 - 190 .

Yang Fuyuan ， Tian Xueqin ， Yu Qianyue ， et al . Research on variable condition characteristics and interaction capability of power-to-ammonia unit in the electricity-hydrogen interaction context ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ S1 ）： 180 - 190 .

Cesaro Z ， Ives M ， Nayak-Luke R ， et al . Ammonia to power： forecasting the levelized cost of electricity from green ammonia in large-scale power plants ［J］. Applied Energy ， 2021 ， 282 ： 116009 .

Nayak-Luke R ， Banares-Alcantara R ， Wilkinson I . “Green” ammonia： impact of renewable energy intermittency on plant sizing and levelized cost of ammonia ［J］. Industrial & Engineering Chemistry Research ， 2018 ， 57 （ 43 ）： 14607 - 14616 .

Bozzolo Lueckel F B ， Lynch M Á ， Monaghan R F D . Aboveground seasonal energy storage： comparative analysis of hydrogen and its derivatives ［J］. Applied Energy ， 2026 ， 410 ： 127545 .

金昱烨，方家琨，艾小猛，等 . 含季节性氢储能的电力系统跨尺度全年时序生产模拟方法［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 14 ）： 120 - 129 .

Jin Yuye ， Fang Jiakun ， Ai Xiaomeng ， et al . Cross-time-scale annual chronological production simulation method for power system with seasonal hydrogen energy storage ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 14 ）： 120 - 129 .

叶露遥，黄河，王建学，等 . 考虑时段校核和季节性储能的多区互联电力系统年度发电计划［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 7 ）： 223 - 230 .

Ye Luyao ， Huang He ， Wang Jianxue ， et al . Annual generation plan for multi-zone interconnected power system considering periodic verification and seasonal energy storage ［J］. Electric Power Automation Equipment ， 2024 ， 44 （ 7 ）： 223 - 230 .

Zhao F ， Li Y L ， Zhou X X ， et al . Co-optimization of decarbonized operation of coal-fired power plants and seasonal storage based on green ammonia co-firing ［J］. Applied Energy ， 2023 ， 341 ： 121140 .

杜刚，赵冬梅，刘鑫 . 计及风电不确定性优化调度研究综述［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 7 ）： 2608 - 2626 .

Du Gang ， Zhao Dongmei ， Liu Xin . Research review on optimal scheduling considering wind power uncertainty ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 7 ）： 2608 - 2626 .

江训谱，包哲静，于淼，等 . 考虑源荷不确定性的园区综合能源系统鲁棒多阶段规划［J］. 电力建设， 2025 ， 46 （ 4 ）： 99 - 112 .

Jiang Xunpu ， Bao Zhejing ， Yu Miao ， et al . Robust multi-stage planning of park-level integrated energy system considering source-load uncertainties ［J］. Electric Power Construction ， 2025 ， 46 （ 4 ）： 99 - 112 .

崔文倩，魏军强，赵云灏，等 . 双碳目标下含重力储能的配电网多目标运行优化［J］. 电力建设， 2023 ， 44 （ 4 ）： 45 - 53 .

Cui Wenqian ， Wei Junqiang ， Zhao Yunhao ， et al . Multi-objective operation optimization of distribution network with gravity energy storage under double carbon target ［J］. Electric Power Construction ， 2023 ， 44 （ 4 ）： 45 - 53 .

Tsang M Y ， Shehadeh K S ， Curtis F E . An inexact column-and-constraint generation method to solve two-stage robust optimization problems ［J］. Operations Research Letters ， 2023 ， 51 （ 1 ）： 92 - 98 .

余志鹏，林今，雷金勇，等 . 考虑火电掺氢氨燃烧发电的受端电力系统多阶段减碳规划［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 5 ）： 57 - 68 .

Yu Zhipeng ， Lin Jin ， Lei Jinyong ， et al . Multi-stage decarbonization planning for receiving-end power systems considering thermal power generation with hydrogen-ammonia cofiring ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 57 - 68 .

Valera-Medina A ， Xiao H ， Owen-Jones M ， et al . Ammonia for power ［J］. Progress in Energy and Combustion Science ， 2018 ， 69 ： 63 - 102 .

Dowling J A ， Rinaldi K Z ， Ruggles T H ， et al . Role of long-duration energy storage in variable renewable electricity systems ［J］. Joule ， 2020 ， 4 （ 9 ）： 1907 - 1928 .

李忠凡，陈曦，黄海涛 . 基于多智能体分层强化学习的多园区综合能源系统优化运行［J］. 浙江电力， 2025 ， 44 （ 9 ）： 46 - 57 .

Li Zhongfan ， Chen Xi ， Huang Haitao . Optimal operation of MPIESs based on hierarchical multi-agent reinforcement learning ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2025 ， 44 （ 9 ）： 46 - 57 .

Zhou Y X ， Min C H ， Wang K ， et al . Optimization of integrated energy systems considering seasonal thermal energy storage ［J］. Journal of Energy Storage ， 2023 ， 71 ： 108094 .

Wang C T ， Qiao Y L ， Wang Y C ， et al . Optimal scheduling of electric-hydrogen hybrid shared energy storage system considering seasonal time scale ［J］. Energy ， 2025 ， 330 ： 136674 .

刘铠诚，贾晓强，何桂雄，等 . 计及虚拟储能的冷热电综合能源系统优化调度方法［J］. 浙江电力， 2024 ， 43 （ 12 ）： 38 - 48 .

Liu Kaicheng ， Jia Xiaoqiang ， He Guixiong ， et al . An optimal scheduling method for IES considering virtual energy storage ［J］. Zhejiang Electric Power ， 2024 ， 43 （ 12 ）： 38 - 48 .

Kobayashi H ， Hayakawa A ， Kunkuma A K D ， et al . Science and technology of ammonia combustion ［J］. Proceedings of the Combustion Institute ， 2019 ， 37 （ 1 ）： 109 - 133 .

谷丰，艾欣，王昊洋，等 . 考虑季节性储氢的园区综合能源系统优化配置研究［J］. 太阳能学报， 2025 ， 46 （ 8 ）： 666 - 675 .

Gu Feng ， Ai Xin ， Wang Haoyang ， et al . Research on optimal configuration of integrated energy systems in park considering seasonal hydrogen storage ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2025 ， 46 （ 8 ）： 666 - 675 .

王帅，杜欣慧，姚宏民，等 . 面向含多种用户类型的负荷曲线聚类研究［J］. 电网技术， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3401 - 3412 .

Wang Shuai ， Du Xinhui ， Yao Hongmin ， et al . Research on load curve clustering with multiple user types ［J］. Power System Technology ， 2018 ， 42 （ 10 ）： 3401 - 3412 .

张浩，陆海，罗恩博，等 . 考虑资源灵活性的多区域综合能源系统协同调度［J］. 电网与清洁能源， 2024 ， 40 （ 9 ）： 148 - 154 .

Zhang Hao ， Lu Hai ， Luo Enbo ， et al . Coordinated scheduling of multi-region integrated energy systems considering resource flexibility ［J］. Power System and Clean Energy ， 2024 ， 40 （ 9 ）： 148 - 154 .

岑增光，耿斌，高明海，等 . 考虑天然气混氢的园区综合能源系统电制氢优化配置［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 2 ）： 55 - 64 .

Cen Zengguang ， Geng Bin ， Gao Minghai ， et al . Optimal configuration of P2H in the park integrated energy system considering natural gas mixed with hydrogen ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2024 ， 43 （ 2 ）： 55 - 64 .

李鹏，李林媛，王加浩，等 . 考虑风电不确定性和储能灵活性的有源配电网有功无功协同鲁棒优化［J］. 太阳能学报， 2024 ， 45 （ 7 ）： 303 - 311 .

Li Peng ， Li Linyuan ， Wang Jiahao ， et al . Active power and reactive power cooperative robust optimization of active distribution network considering wind power uncertainty and energy storage flexibility ［J］. Acta Energiae Solaris Sinica ， 2024 ， 45 （ 7 ）： 303 - 311 .

Carli R ， Cavone G ， Pippia T ， et al . Robust optimal control for demand side management of multi-carrier microgrids ［J］. IEEE Transactions on Automation Science and Engineering ， 2022 ， 19 （ 3 ）： 1338 - 1351 .

刘庆楷，刘明波，陆文甜 . 预防暂态低频减载的储能容量配置多目标动态优化方法［J］. 电力建设， 2021 ， 42 （ 3 ）： 81 - 88 .

Liu Qingkai ， Liu Mingbo ， Lu Wentian . Multi-objective dynamic optimization method for capacity configuration of energy storage system to mitigate transient under-frequency load shedding ［J］. Electric Power Construction ， 2021 ， 42 （ 3 ）： 81 - 88 .

张玺，廖胜利，方舟，等 . 耦合复杂生态约束的梯级水电短期优化调度标准混合整数线性规划模型［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 5 ）： 2004 - 2013 .

Zhang Xi ， Liao Shengli ， Fang Zhou ， et al . A short-term optimal dispatch MILP model of cascade hydropower stations coupled with complex ecological constraints ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 5 ）： 2004 - 2013 .

李剑峰，姜涛，窦文雷，等 . 电-热-氢综合能源系统鲁棒区间优化调度［J］. 电力工程技术， 2024 ， 43 （ 2 ）： 44 - 54 .

Li Jianfeng ， Jiang Tao ， Dou Wenlei ， et al . Robust interval optimal dispatch of integrated electricity and district heating system ［J］. Electric Power Engineering Technology ， 2024 ， 43 （ 2 ）： 44 - 54 .

颜宁，马广超，李相俊，等 . 考虑跨季节性储能的园区综合能源系统低碳经济调度方法［J］. 高电压技术， 2023 ， 49 （ 10 ）： 4182 - 4191 .

Yan Ning ， Ma Guangchao ， Li Xiangjun ， et al . Low-carbon economic dispatch method of park integrated energy system considering cross-seasonal energy storage ［J］. High Voltage Engineering ， 2023 ， 49 （ 10 ）： 4182 - 4191 .

葛怀宇，贾燕冰，韩肖清 . 考虑季节互补特性的电–气综合能源系统容量规划［J］. 中国电机工程学报， 2023 ， 43 （ 1 ）： 147 - 158 .

Ge Huaiyu ， Jia Yanbing ， Han Xiaoqing . Capacity planning of integrated electricity-gas energy systems considering seasonal complementarity ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2023 ， 43 （ 1 ）： 147 - 158 .

邹云阳，杨莉，李佳勇，等 . 冷热电气多能互补的微能源网鲁棒优化调度［J］. 电力系统自动化， 2019 ， 43 （ 14 ）： 65 - 72 .

Zou Yunyang ， Yang Li ， Li Jiayong ， et al . Robust optimal dispatch of micro-energy grid with multi-energy complementation of cooling heating power and natural gas ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2019 ， 43 （ 14 ）： 65 - 72 .

刘星磊，刘俊，杨崯，等 . 考虑多功能区低碳改造与氢能多模式利用低碳特性的综合能源系统不确定性协同规划方法［J］. 电网技术， 2025 ， 49 （ 1 ）： 1 - 11 .

Liu Xinglei ， Liu Jun ， Yang Yin ， et al . Uncertainty planning method of integrated energy system with multi-functional areas considering low-carbon retrofit and multi-mode utilization of hydrogen ［J］. Power System Technology ， 2025 ， 49 （ 1 ）： 1 - 11 .

Views

下载量

CSCD

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Multi-Time-Scale Coordinated Inertia Support Strategy for Offshore Wind Power Systems Integrated via MMC-HVDC

A Two-Stage Resilience Enhancement Strategy for Distribution Networks Integrated with Mobile Energy Storage Coordination Under Typhoon Disasters

Two-Stage Robust Game Trading Strategy for Multi-Park Integrated Energy Systems Considering Wind and PV Power Uncertainties

Risk Aversion Robust Strategies for Enhancing the Resilience of Distribution Networks Generated by Extreme Meteorological Load Scenarios

Generation Rights Trading Between Captive Power Plants and Wind Power Based on Multi-Time Scale Coupling

Related Author

YANG Qiluan

XIAO Huangqing

YANG Ping

ZHAO Zhenyu

HOU Yuwei

SHEN Fu

DAI Xiang

XU Xiaoyuan

Related Institution

School of Electric Power Engineering， South China University of Technology

School of Economics and Management， North China Electric Power University

Electric Power Research Institute， Yunnan Power Grid Co.， Ltd.

School of Electronic Information and Electrical Engineering， Shanghai Jiao Tong University

Faculty of Electric Power Engineering，Kunming University of Science and Technology

AI问答

⁰