Optimal Configuration of Energy System in Iron and Steel Park Driven by Hydrogen Energy

Pengcheng ZHANG; Jian XU; Deping KE; Yuanzhang SUN; Siyang LIAO

doi:10.7500/AEPS20211203008

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Optimal Configuration of Energy System in Iron and Steel Park Driven by Hydrogen Energy

Power Energy Transition for Carbon Emission Peak and Carbon Neutrality | 更新时间：2025-06-16

- Optimal Configuration of Energy System in Iron and Steel Park Driven by Hydrogen Energy
- Automation of Electric Power Systems Vol. 46, Issue 14, Pages: 1-10(2022)
- 作者机构：
  
  武汉大学电气与自动化学院，湖北省武汉市 430072
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Natural Science Foundation of China-State Grid Joint Fund for Smart Grid （U2066601） (No. U2066601)(U2066601)
- DOI：10.7500/AEPS20211203008
  CLC：
- Received：03 December 2021，
  
  Revised：2022-03-07，
  
  Published Online：05 May 2022，
  
  Published：25 July 2022
- 稿件说明：
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张鹏成,徐箭,柯德平等.氢能驱动下钢铁园区能源系统优化配置[J].电力系统自动化,2022,46(14):1-10.

ZHANG Pengcheng,XU Jian,KE Deping,et al.Optimal Configuration of Energy System in Iron and Steel Park Driven by Hydrogen Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):1-10.
张鹏成,徐箭,柯德平等.氢能驱动下钢铁园区能源系统优化配置[J].电力系统自动化,2022,46(14):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20211203008.

ZHANG Pengcheng,XU Jian,KE Deping,et al.Optimal Configuration of Energy System in Iron and Steel Park Driven by Hydrogen Energy[J].Automation of Electric Power Systems,2022,46(14):1-10. DOI： 10.7500/AEPS20211203008.

摘要

加快实施电能替代是实现“碳达峰·碳中和”目标的重要举措，但有相当一部分碳排放无法通过直接电能替代来消除，这其中就包括以钢铁为代表的工业领域的碳排放。新能源和氢能的大力发展，尤其是二者之间的耦合加深为减少工业领域碳排放提供了契机。文中重点分析了钢铁园区能源系统特点，通过引入新能源发电、电解水制氢以及氢能重卡等元素，优化了传统钢铁园区能源系统。基于耦合环节建模，构建了以钢铁园区收益净现值最大为目标函数、以各组分转换关系和连接特性为约束条件的规划模型。分析了电力市场、碳市场与去产能政策以及设备价格对系统规划配置的影响，通过刻画系统投资风险进一步解释了规划方案呈现的“偏好”特性。最后，从系统建设、系统调控和项目推广3个方面阐述了需要注意的关键问题。

Abstract

Accelerating the implementation of electric energy substitution is an important measure to achieve the goal of “carbon emission peak and carbon neutrality”. However

a considerable part of carbon emissions cannot be eliminated by direct electric energy substitution

including the industrial carbon emissions represented by iron and steel. The vigorous development of new energy and hydrogen energy

especially the deepening coupling between them

provides an opportunity to reduce industrial carbon emissions. This paper focuses on the analysis of the characteristics of the energy systems in the iron and steel parks

and optimizes the traditional energy system in the iron and steel parks by introducing new energy power generation

electrolytic water hydrogen production and hydrogen heavy duty trucks. Based on coupling link modeling

a planning model is constructed

which takes the maximum net present value of the income of the iron and steel park as the objective function and takes the conversion relationship and connection characteristics of each component as the constraints. The influence of the electricity market

carbon market

capacity reduction policy and equipment price on the system planning and allocation is analyzed

and the “preference” characteristics of planning schemes are further explained by describing system investment risks. Finally

the key problems that need attentions are expounded from three aspects of system construction

system regulation and project promotion.

关键词

Keywords

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