光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化

罗丹; 黄弦超; 张静忠

doi:10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0694

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化

更新时间：2026-10-15

- 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化
- 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化
- 太阳能学报 2026年47卷第9期页码：229-241
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0694
  中图分类号： TM715
- 网络首发：2026-10-10，
  
  纸质出版：2026
- 稿件说明：
移动端阅览
罗丹, 黄弦超, 张静忠. 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化[J]. 太阳能学报, 2026,47(9):229-241.

罗丹, 黄弦超, 张静忠. 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化[J]. 2026, 47(9): 229-241.
罗丹, 黄弦超, 张静忠. 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化[J]. 太阳能学报, 2026,47(9):229-241. DOI： 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0694.

罗丹, 黄弦超, 张静忠. 光伏制氢站参与电力现货和调频市场投标策略优化[J]. 2026, 47(9): 229-241. DOI： 10.19912/j.0254-0096.tynxb.2025-0694.

摘要

首先

在考虑电解槽启停特性的多工况运行模型基础上

引入功率波动造成的电解槽寿命衰减成本

以量化光伏制氢站同时参与电能量市场和调频市场带来的功率频繁波动对制氢设备寿命的影响;其次

以最大化光伏制氢站总收益为优化目标

综合考虑电解槽阵列运行特性、光伏出力和电力市场价格不确定性等多种影响因素

建立两阶段随机-鲁棒优化模型

并采用嵌套式列与约束生成算法（Nested-C&CG）对该带有整数变量的max-min-max模型进行高效求解;最后对4个不同场景的算例进行仿真求解

仿真结果表明

光伏制氢站采用同时参与电能量和调频市场的商业模式时

不仅能实现制氢站综合收益最大化

而且能进一步提高光伏自用率

促进可再生能源的消纳;采用兼顾启停及波动特性的电解槽阵列运行策略

通过动态权衡调频收益与设备寿命损耗成本

可实现制氢站短期综合收益与设备长期可靠性的平衡。

Abstract

Firstly

this study establishes a multi-condition operation model for electrolyzer arrays incorporating start-stop characteristics

while introducing lifespan degradation cost induced by power fluctuations to quantify the impact of frequent power fluctuations caused by simultaneous participation in energy and frequency regulation markets on the lifespan of hydrogen production equipment. Secondly

a two-stage stochastic-robust optimization model is formulated to maximize total revenue

systematically considering various influencing factors such as the operation characteristics of electrolyzer arrays

photovoltaic output and electricity market price uncertainty. The proposed max-min-max optimization framework with integer variables is effectively solved using the Nested Column-and-Constraint Generation algorithm. Finally

simulation results across four operational scenarios demonstrate that PV-driven hydrogen stations adopting the dual-market participation strategy achieve comprehensive revenue maximization while enhancing photovoltaic self-consumption rates and renewable energy utilization efficiency. Furthermore

the developed operational strategy balancing start-stop dynamics and power fluctuation effects enables dynamic trade-offs between frequency regulation revenues and equipment degradation costs

establishing an equilibrium between short-term economic returns and long-term operational reliability of hydrogen production systems.

关键词

Keywords

references

李亮荣, 彭建, 付兵, 等. 碳中和愿景下绿色制氢技术发展趋势及应用前景分析[J]. 太阳能学报, 2022, 43(6): 508-520.

周孝信, 赵强, 张玉琼, 等. “双碳”目标下我国能源电力系统发展趋势分析: 绿电替代与绿氢替代[J]. 中国电机工程学报, 2024, 44(17): 6707-6720, I0003.

聂荟扬, 李雷. 氢能产业高质量发展的系统动力学建模与分析[J]. 太阳能学报, 2025, 46(7): 491-502.

陈燚, 何山, 谢少华, 等. 基于合作博弈的风-光-电氢微网容量配置[J]. 太阳能学报, 2024, 45(2): 395-405.

Dash S, Arjun Singh K, Jose S, et al.Advances in green hydrogen production through alkaline water electrolysis: a comprehensive review[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2024, 83: 614-629.

张盛, 郑津洋, 戴剑锋, 等. 可再生能源大规模制氢及储氢系统研究进展[J]. 太阳能学报, 2024, 45(1): 457-465.

李春临. 关于《中华人民共和国能源法(草案)》的说明:2024年4月23日在第十四届全国人民代表大会常务委员会第九次会议上[J]. 中华人民共和国全国人民代表大会常务委员会公报, 2024(6): 892-894.

杨龙飞. 高渗透率光伏配电网运行与联络线直流改造策略[D]. 南京: 东南大学, 2022.

MENDIS R.Renewable energy integration and duck curve mitigation: case California and Germany[D]. Lappeenranta: LUT Unirersity, 2024.

徐君威, 李爱魁, 李武峰, 等. 基于灵活性调节资源动态演变的储能容量预测[J]. 太阳能学报, 2024, 45(8): 17-26.

鲁肖龙. 需求侧可调节资源聚合参与电力交易决策优化模型研究[D]. 北京: 华北电力大学, 2024.

Dozein M G, Jalali A, Mancarella P.Fast frequency response from utility-scale hydrogen electrolyzers[J]. IEEE Transactions on Sustainable Energy, 2021, 12(3): 1707-1717.

Dozein M G, De Corato A M, Mancarella P. Virtual inertia response and frequency control ancillary services from hydrogen electrolyzers[J]. IEEE Transactions on Power Systems, 2023, 38(3): 2447-2459.

Shi T, Xu Z Y, Gu L B, et al.Research on fast frequency response control strategy of hydrogen production systems[J]. Electronics, 2024, 13(5): 956.

李建林, 李光辉, 梁丹曦, 等. “双碳目标”下可再生能源制氢技术综述及前景展望[J]. 分布式能源, 2021, 6(5): 1-9.

张泽熙, 杨争林, 郑亚先, 等. 电氢市场主体参与电力市场的路径及发展展望[J]. 电网技术, 2024, 48(4): 1403-1417, I0004, I0005.

Alvarez E F, Sánchez-Martín P, Ramos A.Self-scheduling for a hydrogen-based virtual power plant in day-ahead energy and reserve electricity markets[C]//2024 20th International Conference on the European Energy Market (EEM). Istanbul, Turkiye, 2024: 1-6.

时维帅, 孙欣, 谢敬东, 等. “双碳” 目标下风氢联合系统参与现货市场的优化运行与效益分析[J]. 电力建设, 2022, 43(7): 1-12.

Khani H, El-Taweel N A, Farag H E Z. Supervisory scheduling of storage-based hydrogen fueling stations for transportation sector and distributed operating reserve in electricity markets[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2020, 16(3): 1529-1538.

顾玖, 王晨磊, 解大. 电力市场环境下的电-氢一体化站优化运行[J]. 电力科学与技术学报, 2022, 37(1): 130-139.

胡亚峰, 赵希, 杨文龙, 等. 基于自适应状态切换的混合电解槽阵列滚动优化策略[J]. 太阳能学报, 2025, 46(6): 99-109.

Cheng H R, Xia Y H, Wei W, et al.Safety and efficiency problems of hydrogen production from alkaline water electrolyzers driven by renewable energy sources[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2024, 54: 700-712.

田雪沁, 冯亚杰, 袁铁江, 等. 考虑电氢负荷柔性的多堆电解槽优化运行[J]. 电网技术, 2025, 49(1): 84-92, I0048.

Li Y Y, Deng X T, Zhang T, et al.Exploration of the configuration and operation rule of the multi-electrolyzers hybrid system of large-scale alkaline water hydrogen production system[J]. Applied Energy, 2023, 331: 120413.

卢昕宇, 杜帮华, 赵波, 等. 基于链式分配策略的风氢耦合系统设计与控制[J]. 太阳能学报, 2022, 43(6): 405-413.

沈小军, 聂聪颖, 吕洪. 计及电热特性的离网型风电制氢碱性电解槽阵列优化控制策略[J]. 电工技术学报, 2021, 36(3): 463-472.

杨紫娟, 田雪沁, 吴伟丽, 等. 考虑电解槽组合运行的风电-氢能-HCNG耦合网络容量优化配置[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(12): 76-85.

Varela C, Mostafa M, Zondervan E.Modeling alkaline water electrolysis for power-to-x applications: a scheduling approach[J]. International Journal of Hydrogen Energy, 2021, 46(14): 9303-9313.

陈朝旭, 张亚超, 朱蜀, 等. 考虑多电解槽多工况组合运行的电-氢-热综合能源系统优化调度[J]. 电网技术, 2025, 49(2): 542-551.

江悦, 沈小军, 吕洪, 等. 碱性电解槽运行特性数字孪生模型构建及仿真[J]. 电工技术学报, 2022, 37(11): 2897-2908.

Marocco P, Ferrero D, Lanzini A, et al.Optimal design of stand-alone solutions based on RES + hydrogen storage feeding off-grid communities[J]. Energy Conversion And Management, 2021, 238: 114147.

Yu B B, Fan G Y, Sun K, et al.Adaptive energy optimization strategy of island renewable power-to-hydrogen system with hybrid electrolyzers structure[J]. Energy, 2024, 301: 131508.

何翔路, 娄素华, 吴耀武, 等. 双结算模式下风储一体化电站两阶段市场投标调度策略[J]. 电力系统自动化, 2022, 46(4): 47-55.

朱梦姝, 方家琨, 艾小猛, 等. 面向平稳氢气需求的综合制氢系统鲁棒优化配置方法[J]. 电力自动化设备, 2023, 43(12): 62-69.

朱宗耀, 王秀丽, 吴雄, 等. 复合储能参与电能量及辅助服务市场的运行策略[J]. 电力系统自动化, 2023, 47(18): 80-90.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

基于CEEMD-GA-BiGRU-Attention的风电超短期功率预测研究

基于时序重构与TGA-AdaBoost的综合能源系统多元负荷预测方法

基于混合遗传算法的永磁同步变桨电机转矩性能优化与设计

基于低谷电的PV/T-中深层地源热泵供暖系统运行策略研究

虚喷嘴模型在氢气射流参数预测中的适用性分析