Im Kontext der "doppelten Kohlenstoffneutralität" erhält die Technologie der Ammoniakherstellung aus erneuerbarer Energie (renewable power to ammonia, RePtA) aufgrund ihrer Fähigkeit zur großskaligen Nutzung erneuerbarer Energien und grünem Wasserstoff breite Aufmerksamkeit. Allerdings unterliegt die Menge des in RePtA-Systemen produzierten Wasserstoffs aus erneuerbaren Quellen starken Schwankungen, was die stabile Betriebsführung des Haber-Bosch-Ammoniaksyntheseprozesses herausfordert. Hierfür wurde eine diskrete mehrstabile flexible Betriebsstrategie für die Ammoniaksynthese vorgeschlagen und ein zweistufiges Optimierungsmodell zur Kapazitätskonfiguration unter koordinierter chemischer Prozessplanung mit dem PSO-MILP-Algorithmus aufgebaut. Basierend auf einem Demonstrationsprojekt im Bau in der Inneren Mongolei wurde eine vergleichende Analyse der technischen und wirtschaftlichen Leistung von drei verschiedenen Flexibilitätskonzepten durchgeführt. Die Studie zeigt, dass die diskrete mehrstabile flexible Strategie im Vergleich zur traditionellen stationären Strategie die Wirtschaftlichkeit deutlich verbessert und den Jahresertrag um 67,15 Millionen Yuan steigert; im Vergleich zur vollständig flexiblen Strategie wird die Betriebsstabilität des Ammoniaksyntheseprozesses deutlich erhöht, und die Schwankungsrate der Produktionslast wird um 78,16 % reduziert. Das Optimierungsmodell kann die wirtschaftliche Investitionsfähigkeit des RePtA-Systems mit der Betriebssicherheit in Einklang bringen, und die Ergebnisse könnten praktische Leitlinien für den realen Produktionsbetrieb bieten.

Wasserstoffproduktion durch Elektrolyse; Ammoniaksynthese; Kapazitätskonfiguration; koordinierter Betrieb