Zur Bewältigung der Herausforderungen bei der Nutzung erneuerbarer Energien in integrierten Energiesystemen und den Anforderungen an die Dekarbonisierung wird eine optimierte Planungsmethode vorgeschlagen, die den gemeinsamen Betrieb von wasserstoffbeimischten Gasturbinen und ammoniakbeimischten Kohlekraftwerken berücksichtigt. Zunächst wird unter Berücksichtigung der Unsicherheit und Korrelation der Wind- und Photovoltaikleistung eine modellgestützte Wind-Solar-Gemeinschaftsertragsmodellierung auf Basis der Frank-Copula-Funktion durchgeführt. Durch die Anpassung der Randverteilungen, Monte-Carlo-Sampling und K-means-Clustering werden typische Wind-Solar-Gemeinschaftsertragsszenarien generiert, um die Robustheit des Planungsmodells zu verbessern. Gleichzeitig wird ein Energiemodell für die Umwandlung von Strom zu Wasserstoff und von Wasserstoff zu Ammoniak aufgebaut, um eine effiziente Umwandlung erneuerbarer Energien in Wasserstoff- und Ammoniakenergie zu gewährleisten. Zweitens wird zur Erfüllung der Dekarbonisierungsanforderungen traditioneller fossiler Kraftwerke ein detailliertes Betriebsmodell für die wasserstoffbeimischte Verbrennung in Gasturbinen und ammoniakbeimischte Verbrennung in Kohlekraftwerken erstellt, um die synergistische Nutzung von Wasserstoff- und Ammoniakbrennstoffen in der Stromerzeugung zu optimieren. Anschließend wird unter Einbeziehung eines stufenartigen CO2-Handelsmechanismus ein Optimierungsmodell mit dem Ziel der Minimierung der Gesamtsystembetriebskosten aufgebaut und mittels des CPLEX-Solvers gelöst. Schließlich werden verschiedene Szenarien eingerichtet und vergleichend analysiert. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die zusätzliche Berücksichtigung der Wasserstoff-zu-Ammoniak-Umwandlung auf Basis der Wasserstoffnutzung die Phänomene der Wind- und Solarabregelung verringert werden; der gemeinsame Betrieb von wasserstoffbeimischten Gasturbinen und ammoniakbeimischten Kohlekraftwerken reduziert sowohl die Gesamtsystembetriebskosten als auch die CO2-Emissionen. Diese Studie kann als Referenz für die Dekarbonisierung integrierter Energiesysteme dienen.

Integriertes Energiesystem; gemeinsame Wind-Solar-Erzeugung; Wasserstoff-zu-Ammoniak-Umwandlung; Wasserstoff-Ammoniak-Brennstoff; Dekarbonisierung