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华南理工大学学报(自然科学版)
第52卷第9期JournalofSouthChinaUniversityofTechnologyVol.52No.9
2024年9月(NaturalScienceEdition)September2024
doi:10.12141/j.issn.1000-565X.240123
氢储能系统容量双层鲁棒随机优化配置方法
刘明波曾贵华董萍林舜江
(华南理工大学电力学院,广东广州510640)
摘要:氢能作为一种清洁无污染、能量密度大的二次能源,是大规模消纳新能源的
理想储能载体,耦合氢储能系统和可再生能源的电热氢综合能源系统为消纳新能源提
供新的思路和方案。围绕电热氢综合能源系统中如何以经济合理的方式投入氢储能设
备展开研究,解决氢储能设备容量的合理配置问题以及考虑源荷不确定性对电热氢综
合能源系统运行的影响,提出了一种考虑季节性存储和源荷不确定性的电热氢综合能
源系统中氢储能容量优化配置方法。首先针对风电功率预测误差较大,电热气负荷预
测精度较高的特点,分别采用不确定集和抽样场景描述源和荷两侧的不确定性。然后
建立了考虑源荷不确定性和季节性存储的氢储能容量配置双层鲁棒随机优化模型,其
上层问题以年化投资成本和运行成本的总成本最小化为目标确定氢储能系统装置容量,
下层问题采用两阶段鲁棒随机优化模型模拟电热氢综合能源系统典型日在风电出力最
恶劣场景下的最优运行方案。由于该模型难以直接求解,提出基于粒子群优化算法和
列与约束生成算法对该类复杂模型进行求解。最后,通过对某个电热氢综合能源系统
算例进行分析,算例分析结果验证了所提方法的有效性,获得的氢储能系统容量优化
配置方案能够促进风电消纳和提高系统运行的经济性。
关键词:氢储能;电热氢综合能源系统;双层鲁棒随机优化;季节性存储;列与约束
生成算法
中图分类号:TM73;TK91文章编号:1000-565X(2024)09-0012-12
随着全球环境持续恶化,能源消费结构转型迫装置可以提高系统的经济性和灵活性,是应对不确
[1][5]
在眉睫。在“双碳”目标的指导下,风电、光伏定因素的有效策略。氢能具有能量密度高、清洁
等可再生能源装机容量大幅提升,然而由于系统灵无污染的特点,且能量转化形式多样,是IES加深
[6]
活性资源不足,风电的快速发展加剧了弃风现能源耦合、消纳大规模风电的关键要素。然而氢
[2-3]
象。综合能源系统(IES)支持大规模可再生能源储能设备的投资成本较高,因此研究氢储能系统
的接入,通过多种能量转化设备,可以实现不同能(HESS)容量的最优配置对于解决上述问题具有重
源之间的协调利用与优势互补,已成为促进可再生要意义。
能源消纳、提高能源利用效率和能源转型的有效途目前,已有部分学者对IES中HESS容量配置
[4]
径。此外,高比例新能源的接入带来的不确定因
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