面向新能源消纳提升的乡村配电网电氢协同调度策略

林心昊; 喻磊; 刘胤良; 段舒尹; 原吕泽芮; 许秋铭; 雷一勇; 马银锋; 练依情

doi:10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2026.08.004

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面向新能源消纳提升的乡村配电网电氢协同调度策略

“乡村新型能源系统关键技术与应用"专题 | 更新时间：2026-09-16

- 面向新能源消纳提升的乡村配电网电氢协同调度策略
- Electricity-Hydrogen Coordinated Dispatch Strategy in Rural Distribution Network Toward Enhanced Renewable Energy Accommodation
- 南方电网技术 2026年20卷第8期页码：41-55
- 作者机构：
  
  1.南方电网科学研究院，广州 510663
  2.中国南方电网有限责任公司，广州 510663
- 作者简介：
  
  林心昊（1991），男，高级工程师，硕士，研究方向为有源配电网调控和配电自动化，linxh2@csg.cn；
  喻磊（1985），男，高级工程师（教授级），博士，研究方向为分布式电源并网运行控制及智能配电网，yulei@csg.cn；
  马银锋（2002），男，通信作者，硕士研究生，研究方向为电氢综合能源系统，yinfengma@ncepu.edu.cn。
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金资助项目(U22B20114);中国南方电网有限责任公司科技项目(ZBKJXM20240021)
- DOI：10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2026.08.004
  中图分类号： TM732
- 收稿：2026-01-30，
  
  网络首发：2026-07-30，
  
  纸质出版：2026-08-20
- 稿件说明：
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林心昊,喻磊,刘胤良等.面向新能源消纳提升的乡村配电网电氢协同调度策略[J].南方电网技术,2026,20(08):41-55.

LIN Xinhao,YU Lei,LIU Yinliang,et al.Electricity-Hydrogen Coordinated Dispatch Strategy in Rural Distribution Network Toward Enhanced Renewable Energy Accommodation[J].Southern Power System Technology,2026,20(08):41-55.
林心昊,喻磊,刘胤良等.面向新能源消纳提升的乡村配电网电氢协同调度策略[J].南方电网技术,2026,20(08):41-55. DOI： 10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2026.08.004.

LIN Xinhao,YU Lei,LIU Yinliang,et al.Electricity-Hydrogen Coordinated Dispatch Strategy in Rural Distribution Network Toward Enhanced Renewable Energy Accommodation[J].Southern Power System Technology,2026,20(08):41-55. DOI： 10.13648/j.cnki.issn1674-0629.2026.08.004.

摘要

为应对分布式可再生能源规模化接入乡村配电网导致的消纳难题，提出了一种数据-知识混合驱动的乡村配电网电氢协同调度策略。首先，基于XGBoost提取关键特征，并输入BiLSTM获取氢燃料汽车加氢需求预测序列，为配电网电氢协同调度提供精确数据边界。然后，设计了电力-交通网络耦合的电氢协同双层滚动优化架构，上层建立考虑氢气运输延时效应的能源集线器模型，制定配电网最优调度策略，并下发站间氢气互济量；下层建立基于宏观交通流的动态路径规划模型，依据县乡道路交通状态动态更新最优运氢路线，并实时反馈运氢延时信息至上层，触发配电网调度滚动修正。研究表明，所提策略能够有效提升乡村配电网可再生能源消纳率。

Abstract

To address the renewable energy accommodation challenge caused by the large-scale integration of distributed renewable energy into rural distribution networks

a data-knowledge hybrid-driven electricity-hydrogen coordinated dispatch strategy is proposed. Firstly

XGBoost is used to extract key features

which are then input into a BiLSTM model to forecast the hydrogen refueling demand of hydrogen fuel cell vehicles

providing accurate data boundaries for coordinated dispatch. Then

a bi-level rolling optimization framework coupling the power and transportation networks is developed. The upper level establishes an energy hub model considering hydrogen transportation delays to determine the optimal dispatch strategy of the distribution network and the inter-station hydrogen mutual-aid quantities. The lower level constructs a dynamic route planning model based on macroscopic traffic flow to update the optimal hydrogen delivery routes according to county-township road traffic states

and feeds the transportation delay information back to the upper level in real time to trigger rolling dispatch revisions. Comparative results show that the proposed strategy effectively improves the renewable energy accommodation rate of rural distribution networks.

关键词

Keywords

references

张智刚，康重庆 . 碳中和目标下构建新型电力系统的挑战与展望［J］. 中国电机工程学报， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

ZHANG Zhigang ， KANG Chongqing . Challenges and prospects for constructing the new-type power system towards a carbon neutrality future ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2022 ， 42 （ 8 ）： 2806 - 2819 .

尚磊，严文博，董旭柱，等 . 乡村分布式智慧能源系统的形态内涵与关键技术［J］. 高电压技术， 2026 ， 52 （ 2 ）： 605 - 617 .

SHANG Lei ， YAN Wenbo ， DONG Xuzhu ， et al . Rural distributed smart energy system with electric energy as the core hub： ideas and framework ［J］. High Voltage Engineering ， 2026 ， 52 （ 2 ）： 605 - 617 .

耿铁牛 . 考虑电氢储能的乡村多能源系统规划方法研究［D］. 沈阳：沈阳工业大学， 2023 .

LI B ， CHEN M ， MA Z ， et al . Modeling integrated power and transportation systems： impacts of power-to-gas on the deep decarbonization ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 2 ）： 2677 - 2693 .

仝子涵，任洲洋，吴建中，等 . 考虑HFCV加氢不确定性的电-氢-交通系统多主体博弈运行［J］. 电力系统自动化， 2025 ， 49 （ 2 ）： 154 - 164 .

TONG Zihan ， REN Zhouyang ， WU Jianzhong ， et al . Multia-gent game operation of electricity-hydrogen-transportation system considering HFCV hydrogen refueling uncertainty ［J］. Automation of Electric Power Systems ， 2025 ， 49 （ 2 ）： 154 - 164 .

DING J ， GAO C ， SONG M ， et al . Optimal operation of multi-agent electricity-heat-hydrogen sharing in integrated energy system based on Nash bargaining ［J］. International Journal of Electrical Power & Energy Systems ， 2023 （148）： 108930.1 - 108930.10.

ZHANG K ， LUO Y ， FU Y ， et al . A hierarchical multi-timeframe multi-energy sharing framework for a self-sustained energy-transportation nexus ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2024 ， 60 （ 1 ）： 1034 - 1047 .

孟衡，张涛，王金，等 . 基于多尺度时空图卷积网络与Transformer融合的多节点短期电力负荷预测方法［J］. 电网技术， 2024 ， 48 （ 10 ）： 4297 - 4311 .

MENG Heng ， ZHANG Tao ， WANG Jin ， et al . Multi-node short-term power load forecasting method based on multi-scale spatiotemporal graph convolution network and transformer ［J］. Power System Technology ， 2024 ， 48 （ 10 ）： 4297 - 4311 .

刘翼飞，崔承刚 . 基于地基云图云量特征的光伏发电功率区间预测［J］. 南方电网技术， 2023 ， 17 （ 2 ）： 92 - 100 .

LIU Yifei ， CUI Chenggang . Interval prediction for short-term solar power based on cloud features of ground-based cloud images ［J］. Southern Power System Technology ， 2023 ， 17 （ 2 ）： 92 - 100 .

BAN M ， BAI W ， SONG W ， et al . Optimal scheduling for integrated energy-mobility systems based on renewable-to-hydrogen stations and tank truck fleets ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 2 ）： 2666 - 2676 .

TAO Y ， QIU J ， LAI S ， et al . Coordinated planning of electricity and hydrogen networks with hydrogen supply chain for fuel cell electric vehicles ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2023 ， 14 （ 2 ）： 1010 - 1023 .

ZHANG K ， ZHOU B ， OR S W ， et al . Optimal coordinated control of multi-renewable-to-hydrogen production system for hydrogen fueling stations ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 2 ）： 2728 - 2739 .

谭笑，华栋 . 源荷协同下计及电转氢和电动汽车的含风电配网日前优化调度［J］. 南方电网技术， 2023 ， 17 （ 4 ）： 144 - 155，166 .

TAN Xiao ， HUA Dong . Day-ahead optimal dispatch of wind power distribution network with P2H and EVs in consideration of source-load coordination ［J］. Southern Power System Technology ， 2023 ， 17 （ 4 ）： 144 - 155，166 .

WANG J ， AN Q ， ZHAO Y ， et al . Role of electrolytic hydrogen in smart city decarbonization in China ［J］. Applied Energy ， 2023 （ 336 ）： 120699.1 - 120699.9

姜飞，肖昌麟，易子木，等 . 含光伏与生物质能的生态农业综合能源系统多能协同及低碳运行策略［J］. 中国电机工程学报， 2024 ， 44 （ 4 ）： 1352 - 1364 .

JIANG Fei ， XIAO Changlin ， YI Zimu ， et al . Multi-energy cooperation and low-carbon operation strategy of eco-agricultural integrated energy system containing photovoltaic and biomass energy ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2024 ， 44 （ 4 ）： 1352 - 1364 .

ABOMAZID A M ， El-TAWEEL N A ， FARAG H E Z . Optimal energy management of hydrogen energy facility using integrated battery energy storage and solar photovoltaic systems ［J］. IEEE Transactions on Sustainable Energy ， 2022 ， 13 （ 3 ）： 1457 - 1468 .

LI J ， LI G ， MA S ， et al . Modeling and simulation of hydrogen energy storage system for power-to-gas and gas-to-power systems ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2023 ， 11 （ 3 ）： 885 - 895 .

严干贵，李洪波，段双明，等 . 基于模型参数辨识的储能电池状态估算［J］. 中国电机工程学报， 2020 ， 40 （ 24 ）： 8145 - 8154 .

YAN Gangui ， LI Hongbo ， DUAN Shuangming ， et al . Energy storage battery state estimation based on model parameter identification ［J］. Proceedings of the CSEE ， 2020 ， 40 （ 24 ）： 8145 - 8154 .

周军，常恒，梁光川，等 . 基于氢供应链优化的加氢站选址与用氢成本分析［J］. 可再生能源， 2023 ， 41 （ 7 ）： 861 - 867 .

ZHOU Jun ， CHANG Heng ， LIANG Guangchuan ， et al . Hydrogen station location and hydrogen consumption cost analysis based on hydrogen supply chain optimization ［J］. Renewable Energy Resources ， 2023 ， 41 （ 7 ）： 861 - 867 .

PENG Q ， WANG X ， KUAN Y ， et al . Hybrid energy sharing mechanism for integrated energy systems based on the Stackelberg game ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2021 ， 7 （ 5 ）： 911 - 921 .

GUEDES W ， OLIVEIRA C ， SOARES T A ， et al . Collective asset sharing mechanisms for PV and BESS in renewable energy communities ［J］. IEEE Transactions on Smart Grid ， 2024 ， 15 （ 1 ）： 607 - 616 .

WU Z ， WANG J ， ZHONG H ， et al . Sharing economy in local energy markets ［J］. Journal of Modern Power Systems and Clean Energy ， 2023 ， 11 （ 3 ）： 714 - 726 .

LIU N ， TAN L ， SUN H ， et al . Bilevel heat–electricity energy sharing for integrated energy systems with energy hubs and prosumers ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2022 ， 18 （ 6 ）： 3754 - 3765 .

YAN N ， ZHONG Y ， LI X ， et al . Energy management method of electricity heat hydrogen multi-coupling system for retired power battery echelon utilization in microgrids ［J］. IEEE Transactions on Applied Superconductivity ， 2021 ， 31 （ 8 ）： 1 - 5 .

GUO H ， GONG D ， ZHANG L ， et al . Hierarchical game for low-carbon energy and transportation systems under dynamic hydrogen pricing ［J］. IEEE Transactions on Industrial Informatics ， 2023 ， 19 （ 2 ）： 2008 - 2018 .

杨家辉，闫庆友，郭红珍 . 计及氢能多元需求的工业园区综合能源系统经济低碳运行［J］. 广东电力， 2025 ， 38 （ 1 ）： 51 - 62 .

YANG Jiahui ， YAN Qingyou ， GUO Hongzhen . Economic and low-carbon operation of integrated energy system in industrial park considering multi-demand of hydrogen energy ［J］. Guangdong Electric Power ， 2025 ， 38 （ 1 ）： 51 - 62 .

郑连华，文中，邱智武，等 . 计及光热电站和氢储能的综合能源系统低碳优化运行［J］. 电测与仪表， 2025 ， 62 （ 2 ）： 9 - 15 .

ZHENG Lianhua ， WEN Zhong ， QIU Zhiwu ， et al . Low-carbon optimized operation of integrated energy system consideringsolar thermal power plants and hydrogen storage ［J］. Electrical Measurement & Instrumentation ， 2025 ， 62 （ 2 ）： 9 - 15 .

刘文昕，方家琨，胡可崴，等 . 计及氢气-天然气混输的气电综合能源系统动态最优能流计算［J］. 电工技术学报， 2023 ， 38 （ S1 ）： 1 - 17 .

LIU Wenxin ， FANG Jiakun ， HU Kewei ， et al . Dynamic optimal energy flow in the integrated natural gas and electrical power systems considering hydrogen-blended transient transportation process ［J］. Transactions of China Electrotechnical Society . 2023 . 38 （ S1 ）： 1 - 17 .

王书征，单婷婷，赵洋，等 . 考虑不同制氢方法的高速公路加氢站布局规划［J］. 电力自动化设备， 2024 ， 44 （ 4 ）： 9 - 17 .

WANG Shuzheng ， SHAN Tingting ， ZHAO Yang ， et al . Layout planning of highway hydrogen refueling station considering different hydrogen production methods ［J］. Electric Power Automat1 on Equipment ， 2024 ， 44 （ 4 ）： 9 - 17 .

SUN G ， LI G ， LI P ， et al . Coordinated operation of hydrogen-integrated urban transportation and power distribution networks considering fuel cell electric vehicles ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2022 ， 58 （ 2 ）： 2652 - 2665 .

SUN Z ， WANG Z ， CHEN Y ， et al . Modified relative entropy-based lithium-ion battery pack online short-circuit detection for electric vehicle ［J］. IEEE Transactions on Transportation Electrification ， 2022 ， 8 （ 2 ）： 1710 - 1723 .

ZHANG S ， ZHANG D ， QIAO J ， et al . Preventive control for power system transient security based on XGBoost and DCOPF with consideration of model interpretability ［J］. CSEE Journal of Power and Energy Systems ， 2021 ， 7 （ 2 ）： 279 - 294 .

冯旭康 . 混合交通流下高速公路可变限速控制研究［D］. 兰州：兰州理工大学， 2023 .

ZHANG K ， XIE J ， LIU N . Hybrid knowledge and data-driven hydrogen trading for renewable-dominated hydrogen refueling stations ［J］. IEEE Transactions on Industry Applications ， 2025 ， 61 （ 1 ）： 1658 - 1674 .

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