Cross-time-scale Annual Chronological Production Simulation Method for Power System with Seasonal Hydrogen Energy Storage

JIN Yuye; FANG Jiakun; AI Xiaomeng; ZHONG Zhiyao; WEI Lishen; ZHU Mengshu; CUI Shichang; WEN Jinyu

doi:10.7500/AEPS20241203008

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Cross-time-scale Annual Chronological Production Simulation Method for Power System with Seasonal Hydrogen Energy Storage

Basic Research | 更新时间：2025-07-14

- Cross-time-scale Annual Chronological Production Simulation Method for Power System with Seasonal Hydrogen Energy Storage
- Automation of Electric Power Systems Vol. 49, Issue 14, Pages: 120-129(2025)
- 作者机构：
  
  强电磁技术全国重点实验室（华中科技大学），湖北省武汉市 430074
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  National Key R&D Program of China(2022YFB2403400)
- DOI：10.7500/AEPS20241203008
  CLC：
- Received：03 December 2024，
  
  Revised：2025-03-19，
  
  Published Online：27 April 2025，
  
  Published：25 July 2025
- 稿件说明：
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金昱烨,方家琨,艾小猛等.含季节性氢储能的电力系统跨尺度全年时序生产模拟方法[J].电力系统自动化,2025,49(14):120-129.

JIN Yuye,FANG Jiakun,AI Xiaomeng,et al.Cross-time-scale Annual Chronological Production Simulation Method for Power System with Seasonal Hydrogen Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(14):120-129.
金昱烨,方家琨,艾小猛等.含季节性氢储能的电力系统跨尺度全年时序生产模拟方法[J].电力系统自动化,2025,49(14):120-129. DOI： 10.7500/AEPS20241203008.

JIN Yuye,FANG Jiakun,AI Xiaomeng,et al.Cross-time-scale Annual Chronological Production Simulation Method for Power System with Seasonal Hydrogen Energy Storage[J].Automation of Electric Power Systems,2025,49(14):120-129. DOI： 10.7500/AEPS20241203008.

摘要

氢储能是新型电力系统消纳大规模新能源、应对净负荷季节性不均衡问题的关键手段。为充分评估新型电力系统中氢储能对新能源的消纳作用，建立了含季节性氢储能的电力系统全年时序生产模拟模型。针对全年时序生产模拟模型时间跨度长、电力设备数量多、氢储能长时耦合特性所导致的优化计算困难的问题，提出一种基于马尔可夫决策过程(MDP)的全年时序生产模拟模型季节性策略迭代方法。该方法通过评估储氢量对未来时段总运行成本的影响来调整全年时序运行模拟决策，基于储氢量的值函数近似前瞻策略及其并行更新方法实现近似最优解的快速求解。以两个改进系统算例为例，验证了所建模型及其求解方法的有效性。

Abstract

Hydrogen energy storage is a key means for the new power system to accommodate the large-scale renewable energy and cope with the problem of seasonal imbalance of net load. Aimed at fully assessing the role of hydrogen energy storage in accommodating renewable energy in the new power system

an annual chronological production simulation model of the power system with hydrogen energy storage is established. In order to solve the difficulty in optimal calculation due to the long time span

the large number of power equipment and the long-time coupling characteristics of hydrogen energy storage in the annual chronological production simulation model

a seasonal strategy iteration method for the annual chronological production simulation model based on the Markov decision process (MDP) is proposed. The method can adjust the annual chronological operation simulation decisions through assessing the impact of hydrogen energy storage capacity on the total operating cost for future periods

and quickly obtain an approximate optimal solution based on the value function approximation forward-looking strategy for the hydrogen energy storage capacity and its parallel updating method. Taking two modified system as cases

the effectiveness of the proposed model and its solution method is validated.

关键词

Keywords

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