Optimale Konfiguration und Wirtschaftlichkeitsstudie von Wind-Solar-Wasserstoffspeichersystemen unter Berücksichtigung von Netzbeschränkungen und Betriebseigenschaften kritischer Geräte

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摘要

【Zielsetzung】 Zur Verbesserung der Praktikabilität und Genauigkeit der wirtschaftlichen Bewertung von Planungen für Wind-Solar-Wasserstoffspeichersysteme wird eine Methode zur optimalen Systemkonfiguration unter Berücksichtigung multipler Beschränkungen vorgeschlagen, die das in aktuellen Studien häufig übersehene Problem der Netzpoliti­ken-Beschränkungen und der Betriebseigenschaften kritischer Geräte adressiert. 【Methode】 Die Methode verbindet organisch die Betriebseigenschaften kritischer Geräte mit Netzpolitischen Beschränkungen: Zunächst werden die Start-Stopp-Eigenschaften der Elektrolyseure berücksichtigt, indem dynamische Start-Stopp- und gewichtete Leistungsverteilungsstrategien verwendet werden, die dem realen technischen Betrieb näherkommen; danach werden die Beschränkungen der Netzanschluss- und Einspeiseleistungen sowie weitere wichtige politische Vorgaben als harte Randbedingungen in das Optimierungsmodell aufgenommen. Das Optimierungsmodell verwendet den Netto­gegenwartswert über den gesamten Lebenszyklus als Ziel­funktion und berücksichtigt sowohl Netz­beschränkungen als auch die Betriebseigenschaften des Elektrolyseurs unter Verwendung von meteorologischen Daten einer Region in der Inneren Mongolei zur Fall­s­tudie und Simulation. 【Ergebnisse】 Die Simulationsergebnisse zeigen, dass die vorgeschlagene Methode technische und wirtschaftlich bessere Systemkonfigurationen erzielen kann, die strikt die Netzpolitischen Vorgaben und Betriebseinschränkungen einhalten, wodurch Fehleinschätzungen der Betriebskosten und Unmachbarkeitsprobleme durch Modellvereinfachungen effektiv vermieden werden; Wasserstoffverkaufspreis und Netzeinspeisepreis sind die Schlüsselfaktoren für die Wirtschaftlichkeit, wobei die Sensitivität des Netto­gegenwartswerts gegenüber dem Wasserstoffpreis deutlich höher ist als gegenüber dem Netzeinspeisepreis; die weiter ermittelten kritischen Break-even-Parameter zeigen, dass bei einem Netzeinspeisepreis von 0,2829 Yuan/(kW·h) ein Wasserstoffpreis von 1,88 Yuan/m3 erforderlich ist, um die Rentabilität des Projekts zu gewährleisten, was eine klare quantitative Grundlage für die Beurteilung der Projekt­durchführbarkeit bietet. 【Fazit】 Die Fallstudie zeigt, dass die Wirtschaftlichkeit des Projekts bei den derzeitigen Wasserstoff- und Strompreisen weiterhin Herausforderungen darstellt und koordinierte Anstrengungen zur Kostenreduktion, Marktmechanismen und politischer Unterstützung erforderlich sind. Die vorgeschlagene Methode stärkt die Anpassungsfähigkeit der Planungen an reale ingenieurtechnische und politische Rahmenbedingungen, bietet eine theoretische Grundlage und praxisnahe Entscheidungsunterstützung für die wissenschaftliche Planung von Wind-Solar-Wasserstoffspeichersystemen; der Modellrahmen kann auch auf die Machbarkeitsbewertung ähnlicher erneuerbarer Energieprojekte ausgeweitet werden.

关键词

Wind-Solar-Wasserstoffspeicherung;Kapazitätsoptimierung;Netzbeschränkungen;Elektrolyseur Start-Stopp;Wirtschaftlichkeitsbewertung

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