基于纳什谈判理论的风-光-氢多主体能源系统合作运行方法

以可再生能源制氢为特征的能源系统将是今后能源互联网建设的重要方向之一。该文针对风-光-氢多主体能源系统的合作运行展开研究。首先,考虑主体间的电能交易建立各主体的优化运行模型,然后基于纳什谈判理论建立风-光-氢多主体合作运行模型,接着将其等效为联盟效益最大化和电能交易支付谈判两个子问题。为保护各主体隐私,运用交替方向乘子法提出上述两个子问题的分布式求解方法。最后通过算例验证所提合作运行模型以及分布式算法的有效性。仿真结果表明通过风-光-氢多主体的合作运行,可以较大幅度提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益。此外,风光发电上网电价的降低,将促进风-光-氢多主体展开合作,以提升各自运行效益。     

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径.介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电...     

具有动态调节特性的光伏制氢双阵列直接耦合系统优化策略

氢能是目前国内外研究的热点与前沿,利用太阳能发电进行电解水制氢,对实现碳达峰与碳中和具有重要意义。针对光伏制氢直接耦合系统灵活性低,不能大规模应用等问题,该文提出一种双阵列系统下的动态调节优化策略。基于光伏-电解槽双阵列复杂模型,深入分析电解水装置自身工作特性,并利用最小二乘法对光伏最大功率曲线进行分段线性化处理。从光伏阵列以及电解槽阵列的I-U特性曲线匹配角度揭示直接耦合系统工作点的运行机理。仿真结果验证了所提策略的有效性,分析结果表明在保障高效率消纳光伏能量的同时,增加了系统的灵活性和产氢速率,对光伏电解水制氢技术的研究和氢能产业发展提供参考。     

考虑氢能交通运输时空特性的电-氢综合能源系统协同优化方法

电-氢综合能源系统(EH-IES)在新时代背景下有巨大潜力,受限于现有输氢管道长度,EHIES可视为由多个氢能子系统(HES)和电力网络耦合而成。若要充分利用EH-IES运行灵活性,可在考虑EH-IES协同优化的同时,利用氢储能的可移动性实现氢能在多个HES之间的最优调度。为此,提出了一种“就地制氢-交互运氢”的运行模式。以EH-IES为研究对象、总运行成本最小为目标函数,考虑氢气长管拖车(HT)运输所需时间与HES交互运行,建立了包含可再生能源、电制氢储氢站(PHSS)、HT、电氢负荷的综合能源系统联合优化模型。通过9辆HT、3座PHSS接入IEEE 30节点系统的算例对比分析了各HES交互对系统优化的影响,结果表明：所建立的优化模型能够减少总运行成本,提升风电消纳水平,提高电力系统运行灵活性,验证了所提模式的有效性与可行性。     

考虑氢能绿证的电-氢综合能源系统机会约束优化调度

随着“双碳”目标的提出，氢能产业迎来重要的发展阶段，氢能生产、运输、存储的关键技术不断突破，电力网络和输氢网络之间有望呈现深度耦合。基于输氢网络的详细模型，提出了一种电力系统和输氢系统联合优化调度模型。考虑电制氢的绿证效益，构建计及绿证交易的电-氢综合能源系统日前调度模型；在确定性模型的基础上，采用机会约束处理风电波动带来的不确定性，构建电-氢综合能源系统的机会约束优化调度模型；通过算例测试验证所提模型的有效性，研究绿证价格和机会约束对调度结果的影响，并分析电制氢机组参与平抑波动的情况。     

新型电力系统背景下的电制氢技术分析与展望

作为一种与电能互补的二次能源载体,氢能有望在未来低碳能源系统中发挥关键作用。为探究新型电力系统背景下的氢经济,文中聚焦耦合电力与其他能源领域的关键环节——电制氢技术,对其进行技术经济分析与应用前景展望。首先,从技术发展水平、能源系统中的应用两个角度综述国内外电制氢技术研究现状;然后,建立电制氢经济模型,基于新型电力系统技术特征开展新型电力系统背景下的电制氢技术经济分析;最后,从各地氢能发展政策、终端氢需求潜力及对新型电力系统的支撑作用3个方面对电制氢技术进行应用前景展望。     

风电-氢储能与煤化工多能耦合系统及其氢储能子系统的EMR建模

为了提高风电消纳能力、减少煤化工对环境的污染,提出以氢储能技术为媒介将风电和煤化工进行整合.构建了风电-氢储能与煤化工多能耦合系统基本架构,将电网不能消纳的富裕风电通过电解水制氢储能;储存的氢气除供给煤化工使用以简化其生产流程外,还可在需要时用于发电以平抑风电对电力系统的安全稳定运行的掣肘;针对多能耦合系统中的氢储能过程,利用宏观能量描述法(EMR)建立了氢储能系统模型,揭示了制氢系统中的能量传递或转换机制;并基于反转规则建立了氢储能系统的控制结构,初步构建了调整系统功率流和氢气流的控制策略.最后,基于MATLAB/Simulink搭建了多能耦合系统中氢储能系统的仿真模型并进行了仿真实验.结果表明,氢气储能系统可以在0～100％额定功率范围内自适应风电功率的随机、间歇和波动等特性,验证了所提多能系统的基本思路和所建立的氢储能系统仿真模型的正确性.     

面向统一能源系统的氢能规划框架

统一能源系统该如何考虑新能源随机性对供能可靠性的影响,利用多能互补与季节性储能技术,提高能源利用率,确保中长时间尺度上电/热/气/油化产品的可靠供应。首先,提出氢能系统的基本结构(电制氢–储氢–氢转X)及其支撑统一能源系统的运行模式。其次,提出季节性氢储能规划框架,根据季节性氢储能的关键特征,建立其运行分析与能量调控模型;考虑统一能源系统对储能功能的不同需求,建立储能互补机制,以短时储能调节时间的上限作为季节性储能能量调节的时间分辨率,基于此提出季节性氢储能的配置方法,确保季节性氢储能配置后系统无长时能量缺失;再对季节性氢储能规划方案进行综合评估。最后,在统一能源系统背景下,验证所提氢能规划框架的有效性。     

基于海上风电的汽车加氢站及远距离氢能输运经济性分析

氢能具有零碳、高效、大规模、长周期储能优势，将在构建新型电力系统中发挥重要作用。引入氢储能调控手段一方面可促进可再生能源消纳和维持电网供需平衡，另一方面还可为交通、工业领域提供清洁燃料和原料储备。本文以广东阳江地区的海上风氢综合应用为例，提出一种海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统概念构想。基于阳江地区的典型海上风电出力特征、广东省氢能负荷历史数据及预测规划，提出了本地加氢站-外送氢能容量配置方案，完成了装备购置成本、日常储运成本、投资回报周期等经济指标建模，验证和评估了百兆瓦级氢能综合应用系统的技术可行性和经济效益指标。评估结果表明：引入海上风电制氢/送氢系统后，每日平均可提供本地氢气容量为5 756 kg,外送工业氢气容量为33 900 kg。在20 MPa和30 MPa长管拖车运输工况下，静态投资回报周期(SPP)分别为5.16年和4.86年，动态投资回报周期(DPP)分别为6.24年和5.81年。在20年全生命周期运行后，累计净现值(NPV)分别达到835.87 M$和928.34 M$,有效验证了海上风电制氢-本地加氢站-外送工业用氢一体化系统的经济可行性。     

计及光热电站与风氢系统互补运行的低碳经济调度策略

为促进风能高品质利用、降低系统的碳排放水平，提出一种光热电站与风氢系统互补运行方式：将系统弃风作为制氢的电力来源以实现同节点下两者的光热-氢耦合。分析了光热电站中不同电转热环节对系统低碳经济效益的影响，将电转气的氢能利用阶段分为CO2甲烷化和氢燃料电池运行，二者作为低碳技术的有效手段，辅之以绿证-碳交易机制的低碳市场政策，进一步挖掘联合运行系统的减排能力；以系统综合运行成本最低为目标建立低碳经济调度模型，再利用McCormick方法将混合整数非线性优化问题转化为混合整数线性优化问题，并运用CPLEX求解器对模型进行求解；在改进的IEEE 30节点系统上进行仿真验证，通过多场景的设置，对比验证所提策略的有效性。     

氢经济面临的机遇和挑战

从氢的生产、储运和应用三个方面概述了氢经济面临的机遇和挑战:氢的生产技术有化石燃料重整、太阳能制氢、生物制氢、热能制氢等;储氢方式和储氢材料有高压气瓶储氢、固体储氢材料(主要是金属和复合氢化物材料、纳米结构材料);氢的应用方面主要介绍了两种燃料电池技术,质子交换膜燃料电池和固体氧化物燃料电池。人类在这些方面已取得很大的进展,但是人类离氢经济的实现尚有不小的距离。发展可持续的制氢技术、高密集的储氢材料和先进的燃料电池技术是实现氢经济的关键。最后指出实现氢经济对中国的意义更大。     

一起600MW发电机氢爆事件原因分析

某电厂的一台600 MW氢冷发电机,在完成气体置换操作2天后进行发电机直流耐压试验,当第一相试验完成降压且绕组接地后,发电机内部发生氢爆事件.通过对发电机的结构分析及事件过程调查,导出可能的氢气来源和引爆火源,同时提出为防止类似事件的发生而应采取的措施.     

350MW氢冷发电机氢气纯度下降的原因和对策

本文介绍了日本三菱350MW发电机氢密封油系统,分析了氢气纯度下降的各种原因,并提供了一起消除氧气纯度下降的实例。     

安装阶段降低发电机氢系统漏氢率的优化工艺

汽轮发电机氢系统漏氢量(率)的大小是机组运行的主要技术指标之一,漏氢直接影响机组的安全、可靠运行。山西漳山发电厂扩建工程2×300 MW为水-氢-氢冷汽轮发电机组。在安装阶段,采用优化工艺,在发电机外端盖、氢气冷却器及罩壳、发电机出线罩、发电机轴密封装配、发电机气体管道、密封油等系统安装时,控制漏氢量(率)。试运结果表明:氢系统漏氢气量为5.3 m3/天。     

氢能系统的综合效益分析

氢能系统分为生产、运输、储存、利用四个环节。分别对四个环节中的主要技术进行了分析比较，总结出了各技术路线所适合的方向，并以氢氧联合循环为核心提供一条清洁的氢能利用路线。明确整合工艺中主要技术及发展方向，为氢能的开发利用提供新的技术支撑。     

在线氢电导率仪前置氢型交换柱的处理

针对存在的问题，介绍了在线氢电导率仪前置氢型交换柱处理的方法。     

火电厂供氢系统方案选择

本文以马鞍山电厂工程为例,通过技术经济分析比较认为当电厂附近地区有可靠氢源时,应优先选择通过外购瓶装氢向机组供氢的方案。     

氢冷发电机氢气湿度超标治理

针对制氢站、汽轮机、发电机、氢气湿度监测等氢冷发电机氢气湿度超标治理的主要环节,根据行业标准要求,提出行之有效的控制与降低氢气湿度的措施,可供借鉴.     

降低汽轮发电机内氢气湿度的途径浅析

主要从氢油水系统的角度探讨水氢氢汽轮发电机组湿度过高的原因及相应解决措施。     

国产大型汽轮发电机漏氢及其预防措施

国产汽轮发电机氢气泄漏问题较为突出.影响发电机漏氢的因素很多,涉及到发电机及其部件的设计、加工制造、检验、安装、调试、运行和检修等方面.结合几个电厂发电机漏氢实例,分析了漏氢的原因并提出了一些预防措施.