大规模光伏离网制氢各要素配置策略优化研究——以宁夏太阳山开发区为例.pdfVIP

第23卷第4期西北工程技术学报Vol.23No.4

2024年12月JournalofNorthwestEngineeringTechnologyDec.2024

文章编号：2097-5090（2024）04-0372-07

大规模光伏离网制氢各要素配置策略优化研究

——以宁夏太阳山开发区为例

12*

张怀畅，徐斌

（1.宁夏电投新能源有限公司，宁夏吴忠751100；2.宁夏电力投资集团有限公司，宁夏银川750001）

摘要：大规模光伏离网发电制氢系统在可再生能源利用、能源储存和转化方面具有良好的性能，能够大幅减少对

传统燃料和能源的依赖。本文以宁夏太阳山开发区为例，构建光伏、电解制氢、氢储能及利用的离网型光伏发电制

氢气储能系统的数学模型，利用光伏发电和制氢技术实现了清洁能源的生产和利用，并通过储氢及燃料电池等方

式实现了能源的存储和利用。采用粒子群优化算法分析验证所提出的离网型光伏发电制氢气储能系统数学模型

的可行性和配置策略的优化效果。综合分析表明，该系统具有可再生能源利用、多能源互补、储能能力等方面的优

势，具备一定的经济可行性。

关键词：离网光伏发电；电解水制氢；氢储能；粒子群优化算法

中图分类号：TM61；TP18；TQ116.2文献标志码：A

光伏发电在当前世界能源格局中发挥着重要的对配置的经济性及优化问题进行了研究。文献［12-

地位和作用。光伏发电是一种可再生能源的形式，14］，以财务分析的视角，利用内部收益率（IRR）、平

通过将太阳能转化为电能，可以实现清洁、可持续的准化分析方法（LCOH）对光伏、风电等可再生能源

能源供应，它可以减少对传统化石能源的依赖，降低制取氢气的经济性和可行性进行了分析。文献［15-

碳排放量，并促进能源结构的转型。在“碳中和、碳16］，探讨了通过优化配置电解槽、储氢罐、燃料电池

达峰”的目标下，各国越来越重视碳减排，光伏发电的制氢系统消纳风力发电的方法。文献［17］进一步

作为一种清洁、低碳的能源形式将得到更广泛的应通过分布式鲁棒法研究电解槽和燃料电池的容量系

用和推广，其技术成本将进一步降低，发电效率也将数问题对混合制氢系统容量优化的影响。文献［18-

［1-3］

不断提高。随着技术的发展和成本的降低，离网19］研究了加氢站在氢能系统中的配置策略和配置

光伏系统的应用范围不断扩大，离网光伏系统不仅成本问题。文献［20］提出了一种利用改进的量子

可以为偏远地区提供稳定可靠的电力供应，还可以遗传算法（quantumgeneticalgorithm，QGA）对储能

［4-6］

为各种应用场景提供独立的电力解决方案。制系统容量进行经济评估的方法。文献［21］通过研

氢气是利用光伏发电技术产生的电能将水分解为氢究一种基于粒子群优化（particleswarmoptimiza⁃

气和氧气，可以将碳中和能源转化为氢能源，从而更tion，PSO）的自适应改进粒子群优化算法，提出了

好地应对能源存储和环境影响问题，是离网光伏系对有源配电网中可再生分布式发电的最优规划和运

［7-11］

统的一个重要发展方向。行方案。文献［22］探讨了PSO在新能源发电储能

大规模光伏离网制氢系统各要素的容量配置对系统经济性评估中的应用，提出了一种基于PSO的

系统的经济性至关重要，国内外学者采用多种方法系统经济性评估方法，并通过算例分析验证了方法

收稿日期：2024-02-18

基金项目：宁夏自然科学基金项目（2022AAC03755）

作者简介：张怀畅（1982—），男，经济师，硕士，主要从事新能源相关管理学研究工作qq.com）。

*通信作者：徐