Es wurde ein Modell zur tiefgreifenden Spitzenlastregelung der Wasserstoffspeicherung (weniger als 30 % der Nennkapazität) für eine Gasturbinen-Verbundanlage (GTCC) gekoppelt mit einer Festoxid-Elektrolysezelle (SOEC) entwickelt. Die Machbarkeit einer effizienten Kopplung elektrischer und thermischer Ressourcen zur Integration erneuerbarer Energien durch Wasserstoffspeicherung im System wurde nachgewiesen. Mit maschinellem Lernen wird die schwankende Leistung der GTCC prognostiziert, Dampfeigenschaften werden mittels eines Abhitzekesselmodells berechnet, und zusammen mit einem thermo-chemischen SOEC-Modell werden der Elektro- und Wärmeverbrauch zur Wasserstoffproduktion berechnet. Die Ergebnisse zeigen, dass die SOEC-Elektrolyse-Spannung und die Wasserstoffmenge schnell auf Änderungen der Eingangsenergie reagieren können, während die thermische Trägheit der Wasserstofferzeugung eine Temperaturdifferenz von 25 bis 27 °C stabil hält; wenn die Spitzenlastregelungstiefe (Anteil erneuerbarer Energie an der Nennkapazität) von 50 % auf 100 % steigt, erhöht sich die Gesamteffizienz des Speicherung- und Lastmanagementsystems von 47,8 % auf 55,3 %; die Nutzung erneuerbarer Energien mittels GTCC-SOEC senkt den Gesamtenergieverbrauch bei der Wasserstoffproduktion von 6,7 kJ/m³ auf 5,8 kJ/m³, was eine Reduktion von 13,4 % darstellt; der Wärmeverbrauch von SOEC macht etwa 80 % des Elektroverbrauchs zur Wasserstoffproduktion aus, und die Effizienz des gekoppelten Wasserstoffsystems liegt nur 3,15 % bis 3,34 % unter der Effizienz der autonomen Spitzenlasterzeugung mit GTCC; mit jeder Steigerung der Spitzenlastregelungstiefe um 1 % kann die Wasserstoffproduktion um etwa 0,1 t/h erhöht und die CO₂-Emissionen aus Erdgasverbrennung um 0,64 t/h reduziert werden. Unter Berücksichtigung der Speicher- und Wetterkosten und bei einem täglichen Betrieb von 8 Stunden steigt bei einer Zunahme der Spitzenzeiten von Wind- und Sonnenenergie von 0 auf 1,5 Stunden der Wasserstoffanteil auf 30 %, und die durchschnittliche Effizienz des Wasserstoffspeicherfreisetzungszyklus erhöht sich von 56,7 % auf 62,5 %; bei einer täglichen Einspeisezeit erneuerbarer Energien von 2,5 Stunden kann die durchschnittliche Zykluseffizienz 67,1 % erreichen; wenn das Verhältnis von Speicher- und Lastmanagementsubventionen zum Strompreis unter 0,2 liegt, zeigt die Kostenrendite eine zuerst fallende dann steigende Tendenz mit wachsendem Verhältnis von gespeicherter zu eingespeister Energie, und bei einem Verhältnis über 0,2 steigt die Kostenrendite kontinuierlich.

Kombikraftwerkserzeugung; Abhitzekessel; tiefgreifende Spitzenlastregelung; Festoxid-Elektrolyseur; dynamische Modellierung