计及跨领域氢需求的电源低碳规划

袁铁江; 张一瑾; 戈阳阳; 田雪沁; 杨紫娟

doi:10.7500/AEPS20230821002

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计及跨领域氢需求的电源低碳规划

碳达峰·碳中和与电力能源转型 | 更新时间：2025-06-16

- 计及跨领域氢需求的电源低碳规划
- Low-carbon Planning of Power Source Considering Cross-domain Hydrogen Demand
- 电力系统自动化 2024年48卷第13期页码：30-39
- 作者机构：
  
  1.大连理工大学电气工程学院,辽宁省大连市 116033
  2.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院,辽宁省沈阳市 110000
  3.国网经济技术研究院有限公司,北京市 102209
- 作者简介：
  
  袁铁江（1975—），男，博士，教授，博士生导师，主要研究方向：氢能与电力、化石能源系统集成技术，规模化电力储能与新能源并网技术，大数据与人工智能在新型电力系统中的应用技术。E-mail：ytj1975@dlut.edu.cn
  张一瑾（1998—），女，通信作者，硕士研究生，主要研究方向：氢负荷预测、电源低碳规划。E-mail：754097877@qq.com
  戈阳阳（1983—），男，博士，主要研究方向：清洁能源及微电网并网技术。E-mail：15942302722@163.com
- 基金信息：
  
  国家电网公司科技项目(5108-202218280A-2-382-XG)
- DOI：10.7500/AEPS20230821002
  中图分类号：
- 收稿：2023-08-21，
  
  修回：2023-12-13，
  
  网络出版：2024-03-14，
  
  纸质出版：2024-07-10
- 稿件说明：
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袁铁江,张一瑾,戈阳阳等.计及跨领域氢需求的电源低碳规划[J].电力系统自动化,2024,48(13):30-39.

YUAN Tiejiang,ZHANG Yijin,GE Yangyang,et al.Low-carbon Planning of Power Source Considering Cross-domain Hydrogen Demand[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(13):30-39.
袁铁江,张一瑾,戈阳阳等.计及跨领域氢需求的电源低碳规划[J].电力系统自动化,2024,48(13):30-39. DOI： 10.7500/AEPS20230821002.

YUAN Tiejiang,ZHANG Yijin,GE Yangyang,et al.Low-carbon Planning of Power Source Considering Cross-domain Hydrogen Demand[J].Automation of Electric Power Systems,2024,48(13):30-39. DOI： 10.7500/AEPS20230821002.

摘要

大规模多领域的氢能应用会对电力负荷的规模、结构及分布产生影响，进而给电源规划带来新的挑战。为此，文中提出一种考虑跨领域氢负荷的电源低碳规划模型。首先，计及工业、交通和供热领域的氢负荷，构建包含常规火电机组、碳捕集机组、新能源机组以及氢能系统的电-氢系统结构，并基于系统动力学理论对多领域的氢需求进行预测；其次，引入阶梯碳交易机制，在满足系统常规约束和氢能设备约束的前提下，考虑电、氢负荷需求，建立以投资、运行、碳交易以及弃电成本之和最小为优化目标的电源低碳规划模型；最后，以中国西北某地区的实际数据为例进行算例分析。结果表明，引入氢负荷和碳捕集电厂后的电源低碳规划模型能够优化电源结构、提高能源利用效率、降低系统碳排放量。

Abstract

The application of hydrogen energy in large scale and multiple fields has an impact on the scale

structure and distribution of electric load

which brings new challenges to the power source planning. To this end

a low-carbon planning model of power source considering cross-domain hydrogen loads is proposed. Firstly

taking into account the hydrogen loads in the fields of industry

transportation and heating supply

an electricity-hydrogen system structure is built containing conventional thermal power units

carbon capture units

renewable energy units and hydrogen energy systems

and the hydrogen demand in multiple fields is forecasted based on the system dynamics theory. Secondly

by introducing a tiered carbon trading mechanism

taking into account the demand for electricity and hydrogen loads and on the premise of satisfying the system conventional constraints and hydrogen energy equipment constraints

a low-carbon planning model of power source is constructed with the optimization objective of minimizing the sum of investment

operation

carbon trading and curtailment costs. Finally

the actual data of a certain region in northwest China is taken as an case for numerical analysis. The results indicate that the low-carbon power planning model after introducing hydrogen loads and carbon capture power plants can optimize the power source structure

improve the energy utilization efficiency

and reduce the system carbon emission.

关键词

Keywords

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