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第44卷第12期电力自动化设备Vol.44No.12

2024年12月ElectricPowerAutomationEquipmentDec.2024

考虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网容量规划

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陈胜，陈明健，卫志农，孙国强，龚怡宁，苏慧玲

（1.河海大学电气与动力工程学院，江苏南京211100；

2.国网江苏省电力有限公司营销服务中心，江苏南京210019）

摘要：针对大规模光伏并网下配电网灵活性不足以及当前市场环境下氢能交易价格过高的问题，提出一种考

虑下游氢负荷的氢-电耦合配电网协同规划模型。计及氢能设备的运行特性，构建包含电制氢、燃料电池、储

氢罐和电储能的氢-电耦合配电网运行模型，并进一步基于光伏出力和负荷的波动性确定配电网的灵活性供

需情况；对不同领域的用氢负荷进行建模，以系统总体投资和运行成本最小为优化目标，在满足所有设备投

资和运行约束的前提下，构建考虑氢负荷需求的氢-电耦合配电网规划模型；以IEEE33节点配电网为算例进

行测试，结果表明氢-电耦合能够有效提升配电网的经济性（综合成本降低了3.8%）和灵活性（上调、下调灵活

性分别提升了34.7%、37.6%），并大幅削减下游用氢负荷的购氢成本。

关键词：氢-电耦合；配电网；容量规划；灵活性；氢负荷；储氢罐

中图分类号：TM73；TK91文献标志码：ADOI：10.16081/j.epae.202409006

0引言电网联合规划模型。然而上述研究更多关注的是供

给侧的灵活性需求，对于需求侧的灵活性研究不足。

能源危机和环境污染日趋严重，以风电和光伏

［1⁃2］在氢-电耦合协同规划方面：文献［13］研究了

为代表的可再生能源正逐步取代传统化石能源。

氢-电混合储能的优化配置，以适应新型电力系统的

可再生能源大规模渗透下，配电网的灵活性面临严

［3］多样化储能需求；文献［14］计及氢能参与季节性存

峻挑战，提升灵活性成为当前配电网高质量发展

［4］储，构建了季节性氢储能-混氢燃气轮机的两阶段随

的重要方向。与此同时，近年来能源低碳转型促

进了氢能产业的规模化发展，能源领域的氢能需求机规划模型，可有效应对净负荷的季节性波动。上

［5］［6⁃7］述文献侧重于设备层面的容量规划与配置研究，在

骤增，电力行业与氢能产业链的耦合程度加深。

在此背景下，研究高比例光伏接入下的氢-电耦合配运行阶段未考虑网络运行约束。因此，文献［15］在

电网协同规划，对于实现电力-氢能跨能源系统的低多微网联合规划中计及燃料电池和电解水制氢，提

碳转型具有重要的意义。出了一种面向新能源发电不确定性的随机规划方

目前关于考虑灵活性资源的配电网规划的研究法；文献［16］针对电-氢-气一体化网络，提出了一种

受到广泛关注。文献［8］计及广义储能的运行特性，3层规划方法，实现了多能源系统的协调规划。然

提出了分布式电源和广义储能的双层规划方法。文而，上述研究在运行阶段侧重于典型场景方法，未涉

献［9］将数据中心视为新型灵活性资源，考虑了配电及精细化的时序模拟。

网与数据中心的协同规划。文献