中国电力 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (9): 103-112.DOI: 10.11930/j.issn.1004-9649.202308048
• 海上风电制氢技术经济、规划运行及政策机制 • 上一篇 下一篇
姜文瑾1(), 刘巧妹2, 杨晓东1, 阙定飞3, 沈豫4, 黄夏楠4, 赖振华5(
)
收稿日期:
2023-08-14
接受日期:
2023-12-13
出版日期:
2024-09-28
发布日期:
2024-09-23
作者简介:
姜文瑾(1970—),女,高级工程师,从事电力系统优化研究,E-mail:1643730086@qq.com基金资助:
Wenjin JIANG1(), Qiaomei LIU2, Xiaodong YANG1, Dingfei QUE3, Yu SHEN4, Xianan HUANG4, Zhenhua LAI5(
)
Received:
2023-08-14
Accepted:
2023-12-13
Online:
2024-09-28
Published:
2024-09-23
Supported by:
摘要:
“双碳”目标背景下,海上风电等可再生能源发展的重要性逐渐提高,但风力发电的波动性会给系统运行带来安全性问题。结合多种储能技术提出计及气固两相储氢的海上风电-多元储能系统,通过配置储能容量满足海上风电系统安全运行要求。首先,构建海上风电-多元储能系统模型并对系统结构以及能流情况进行阐述。其次,介绍包含气态和固态两相储氢的储氢系统并解释固态储氢相关原理。再次,构建海上风电-多元储能系统配置优化模型。最后,结合典型周运行数据进行仿真分析。结果表明所提系统能提高海上风电系统的安全性和经济性。
姜文瑾, 刘巧妹, 杨晓东, 阙定飞, 沈豫, 黄夏楠, 赖振华. 计及气固两相储氢特性的海上风电-多元储能系统优化配置[J]. 中国电力, 2024, 57(9): 103-112.
Wenjin JIANG, Qiaomei LIU, Xiaodong YANG, Dingfei QUE, Yu SHEN, Xianan HUANG, Zhenhua LAI. Optimal Allocation of Offshore Wind Power-Multiple Energy Storage System Considering Gas-Solid Two-Phase Hydrogen Storage Characteristics[J]. Electric Power, 2024, 57(9): 103-112.
类型 | 时段 | 电价/ (元·(kW·h)–1) | ||
峰时 | 08:00—11:00, 14:00—17:00, 19:00—21:00 | 0.975 | ||
平时 | 07:00—08:00, 11:00—14:00, 17:00—19:00, 21:00—23:00 | 0.750 | ||
谷时 | 00:00—07:00, 23:00—24:00 | 0.525 |
表 1 分时电价
Table 1 Time-of-use price
类型 | 时段 | 电价/ (元·(kW·h)–1) | ||
峰时 | 08:00—11:00, 14:00—17:00, 19:00—21:00 | 0.975 | ||
平时 | 07:00—08:00, 11:00—14:00, 17:00—19:00, 21:00—23:00 | 0.750 | ||
谷时 | 00:00—07:00, 23:00—24:00 | 0.525 |
输电线路波动 率上限 | 向电网供电收益/ 万元 | 风电减排收益/ 万元 | 年均收益/ 万元 | |||
0.1 | ||||||
0.3 | ||||||
0.5 |
表 2 输电线路波动率变化下年均收益
Table 2 Average annual return under changes in transmission volatility
输电线路波动 率上限 | 向电网供电收益/ 万元 | 风电减排收益/ 万元 | 年均收益/ 万元 | |||
0.1 | ||||||
0.3 | ||||||
0.5 |
是否考虑固态储氢、 危险运行时间 | 输电线容量/ MW | 电解槽投资 容量/MW | 燃料电池投资 容量/MW | 储氢罐投资 容量/t | 电池投资 容量/MW | 固态储氢投资 质量/t | 年均收益/ 万元 | 年均投资 成本/万元 | ||||||||
不考虑 | 148.20 | 3.54 | 0.95 | 24.81 | 470.69 | 0.00 | ||||||||||
考虑 | 140.93 | 3.63 | 5.79 | 5.43 | 355.10 | 11.31 |
表 3 长期储能安全性研究对比下各项优化结果
Table 3 The optimization results under comparison of long-term energy storage security
是否考虑固态储氢、 危险运行时间 | 输电线容量/ MW | 电解槽投资 容量/MW | 燃料电池投资 容量/MW | 储氢罐投资 容量/t | 电池投资 容量/MW | 固态储氢投资 质量/t | 年均收益/ 万元 | 年均投资 成本/万元 | ||||||||
不考虑 | 148.20 | 3.54 | 0.95 | 24.81 | 470.69 | 0.00 | ||||||||||
考虑 | 140.93 | 3.63 | 5.79 | 5.43 | 355.10 | 11.31 |
是否考虑固态储氢、 危险运行时间 | 输电线投资 成本/万元 | 电解槽投资 成本/万元 | 燃料电池 成本/万元 | 储氢罐投资 成本/万元 | 电池投资 成本/万元 | 固态储氢 成本/万元 | 年均维护 成本/万元 | 年均折旧 成本/万元 | ||||||||
不考虑 | 236.67 | 0 | ||||||||||||||
考虑 |
表 4 长期储能安全性研究对比下各项成本
Table 4 The cost under comparison of long-term energy storage security
是否考虑固态储氢、 危险运行时间 | 输电线投资 成本/万元 | 电解槽投资 成本/万元 | 燃料电池 成本/万元 | 储氢罐投资 成本/万元 | 电池投资 成本/万元 | 固态储氢 成本/万元 | 年均维护 成本/万元 | 年均折旧 成本/万元 | ||||||||
不考虑 | 236.67 | 0 | ||||||||||||||
考虑 |
危险运行 时间占比/% | 输电线 容量/MW | 电解槽投资 容量/MW | 燃料电池 投资容量/MW | 储氢罐投资 容量/t | 电池投资 容量/MW | 固态储氢 投资质量/t | 年均收益/ 万元 | 年均投资 成本/万元 | ||||||||
0.0 | 148.13 | 25.10 | 17.72 | 10.14 | 97.10 | 29.18 | ||||||||||
2.5 | 144.65 | 12.63 | 11.34 | 8.60 | 93.51 | 18.57 | ||||||||||
5.0 | 140.93 | 3.50 | 5.64 | 5.30 | 88.71 | 11.16 |
表 5 不同危险运行时间下各项优化结果
Table 5 The optimization results under different hazardous operating times
危险运行 时间占比/% | 输电线 容量/MW | 电解槽投资 容量/MW | 燃料电池 投资容量/MW | 储氢罐投资 容量/t | 电池投资 容量/MW | 固态储氢 投资质量/t | 年均收益/ 万元 | 年均投资 成本/万元 | ||||||||
0.0 | 148.13 | 25.10 | 17.72 | 10.14 | 97.10 | 29.18 | ||||||||||
2.5 | 144.65 | 12.63 | 11.34 | 8.60 | 93.51 | 18.57 | ||||||||||
5.0 | 140.93 | 3.50 | 5.64 | 5.30 | 88.71 | 11.16 |
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