计及电解槽多模式运行制氢策略的微电网双层容量规划

宋维山; 谢丽蓉; 张龙军; 卞一帆; 胡 超; 刘一鸣

doi:10.20204/j.sp.2025.10007

欢迎来到能源电力期刊网！

English Version 读者登录期刊登录

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

计及电解槽多模式运行制氢策略的微电网双层容量规划

新型电力系统优化与低碳运行 | 更新时间：2025-12-19

- 计及电解槽多模式运行制氢策略的微电网双层容量规划
- Bi-level Capacity Planning of Microgrid Considering Multi-mode Electrolyzer Operation Strategy for Hydrogen Production
- 智慧电力 2025年53卷第10期页码：44-53
- 作者机构：
  
  1. 可再生能源发电与并网控制教育部工程研究中心新疆大学,新疆,乌鲁木齐,830017
  2. 2．国网新疆电力有限公司信息通信公司,新疆,乌鲁木齐,830063
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20204/j.sp.2025.10007
  中图分类号：
- 纸质出版：2025
- 稿件说明：
移动端阅览
宋维山,谢丽蓉,张龙军,卞一帆,胡超,刘一鸣.计及电解槽多模式运行制氢策略的微电网双层容量规划[J].智慧电力,2025,53(10):44-53.

SONG Weishan, XIE Lirong, ZHANG Longjun, et al. Bi-level Capacity Planning of Microgrid Considering Multi-mode Electrolyzer Operation Strategy for Hydrogen Production[J]. 2025, 53(10): 44-53.
宋维山,谢丽蓉,张龙军,卞一帆,胡超,刘一鸣.计及电解槽多模式运行制氢策略的微电网双层容量规划[J].智慧电力,2025,53(10):44-53. DOI： 10.20204/j.sp.2025.10007.

SONG Weishan, XIE Lirong, ZHANG Longjun, et al. Bi-level Capacity Planning of Microgrid Considering Multi-mode Electrolyzer Operation Strategy for Hydrogen Production[J]. 2025, 53(10): 44-53. DOI： 10.20204/j.sp.2025.10007.

摘要

针对可再生能源的波动性与不确定性，以及氢储能在跨季节长时间储能方面的优势与波动工况对电解槽运行寿命的影响，提出了一种考虑电解槽梯度组合与混合工况制氢策略的微电网双层容量规划方法。首先，采用多元Copula函数表征源荷相关性，建立基于季节性源荷不确定性的典型场景；其次，结合年历史净负荷功率概率分布特性与碱性电解槽运行特性，构建电解槽组合梯度容量约束及多级混合工况制氢策略。在此基础上，建立上层以储能设备配置总成本最低、下层以年运行成本最小为目标的双层容量规划模型。最后，通过算例分析验证所提方法的有效性。结果表明，所提策略能够提升系统经济性及电解槽制氢效率，并有效抑制功率波动对电解槽运行的不利影响。

Abstract

In response to the volatility and uncertainty of renewable energy，as well as the advantages of hydrogen storage for long-term cross-seasonal energy storage and the impact of fluctuating operating conditions on electrolyzer lifespan，this paper proposes a bi-level capacity planning method for microgrids that considers a combined gradient and hybrid operating mode strategy for electrolyzers.First，a multivariate Copula function is employed to characterize the correlation between source and load，establishing typical scenarios based on seasonal source-load uncertainty.Second，combining the annual historical net load power probability distribution characteristics and the operational features of alkaline electrolyzers，capacity constraints for the electrolyzer cluster with gradients and a multi-level hybrid operating mode strategy for hydrogen production are constructed.Based on this operational strategy，a bi-level capacity planning model is established，with the upper level aiming to minimize the total cost of energy storage equipment configuration and the lower level targeting the minimization of annual operational costs.Finally，case studies are conducted to validate the effectiveness of the proposed method.The results show that the proposed strategy can enhance system economics，improve hydrogen production efficiency of electrolyzers，and effectively mitigate the adverse effects of power fluctuations on electrolyzer operation.

关键词

Keywords

references

李夫刚，李夫海，琚承乾，等. 新能源不确定性表征方法及关键技术问题研究现状、挑战及展望 [J ] .电力系统保护与控制，2025，53（15）：172-187.

蒋燕，李秀峰，高道春，等. 面向区域综合能源系统的电-气负荷联合预测研究 [J ] .电测与仪表，2023，60（5）：154-158.

陈君，王博士，肖媛，等. 基于Informer模型的短期光伏发电功率预测 [J ] .西安工程大学学报，2025，39（4）：82-88.

TIAN T，MA Z，PAN T，et al. Storage dimensioning and energy management for a grid-connected wind /PV/hydrogen/battery system using MISOCP approach[J ] .International Journal of Hydrogen Energy，2025，100：779-791.

潘超，郭晨雨，刘继哲，等. 电-氢混合储能参与的多能系统低碳优化 [J ] .电网与清洁能源，2024，40（2）：21-29.

张韶华，王必恒，石城，等. 基于分布鲁棒优化的电热综合能源配网系统与氢能源站协同优化 [J ] .电测与仪表，2023，60（12）：36-43.

梁俊鹏，张高航，李凤婷，等. 计及氢储能-制氨-碳捕集的综合能源系统低碳优化调度 [J ] .电力自动化设备，2024，44（10）：16-23.

王嘉乐，郭苏，何意，等. 基于灵活储氢和蓄电池联合储能的混合可再生能源系统规划运行协同优化 [J ] .太阳能学报，2024，45（7）：41-49.

赵宇洋，赵钰欢，郭英军，等. 离网型风光氢储系统容量配置与控制优化 [J ] .太阳能学报，2024，45（7）：50-59.

李红伟，吴佳航，王佳怡，等. 计及P2G及碳捕集的风光氢储综合能源系统低碳经济调度 [J ] .电力系统保护与控制，2024，52（16）：26-36.

郭尊，安之，魏楠，等. 计及氢能多环节利用和混合需求响应的综合能源系统多时间尺度低碳优化 [J ] .供用电，2024，41（2）：52-63.

向昱瑾，赵年年，李晓靖，等. 考虑源荷协调的电氢耦合微电网容量优化配置 [J ] .智慧电力，2025，53（3）：9-18.

徐波，伍声宇，侯东羊，等. 考虑季节性储氢的区域能源系统优化模型 [J ] .智慧电力，2024，52（2）：40-47.

范宏，邢梦晴，王兰坤，等. 考虑氢储的风光氢综合能源系统多时间尺度随机生产模拟 [J ] .上海交通大学学报，2024，58（6）：881-892.

袁铁江，谭捷，万志. 考虑下游氢负荷波动的新能源制氢系统协调控制策略 [J ] .电力系统自动化，2023，47（6）：150-157.

袁铁江，郭建华，杨紫娟，等. 平抑风电波动的电-氢混合储能容量优化配置 [J ] .中国电机工程学报，2024，44（4）：1397-1406.

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.

FANG R，LIANG Y. Control strategy of electrolyzer in a wind-hydrogen system considering the constraints of switching times [J ] .International journal of hydrogen energy，2019，44（46）：25104-25111.

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.

吴盛军，李群，刘建坤，等. 基于储能电站服务的冷热电多微网系统双层优化配置 [J ] .电网技术，2021，45（10）：3822-3832.

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

暂无数据