风-光-氢-燃气轮机一体化氢电耦合系统容量配置优化

针对高可再生能源渗透率下弃风弃光严重及电网灵活性不足问题，提出一种电-氢双向耦合的风-光-氢-燃气轮机一体化系统。基于数据驱动与机理建模方法建立系统全工况模型及运行调控策略，采用NSGA-II算法求解年利润最大与CO2排放最小的多目标优化模型。结果表明，系统可将CO2排放降至396 g/(kW·h)，弃电率最低达0.0105，缺电率最低为0.0045；风电容量提升显著降低碳排放，装机达72.89 MW时年排放最低至94.83万t；但低碳目标与经济效益存在权衡，最高年利润达3586万元时缺电率上升至0.1049。该系统可有效提升可再生能源消纳、降低碳排放并增强供电可靠性。

可再生能源的大规模并网给电网的灵活性提出了更高的要求,高可再生能源渗透率下的弃风弃光问题凸显.该文提出一种基于"电-氢"双向耦合的风-光-氢-燃气轮机一体化氢电耦合系统,使用数据驱动方法建立掺氢燃气轮机联合循环部分工况模型,并融合风力发电机、光伏电池板和电解槽的机理模型建立系统全工况模型,构建系统运行调控策略,并建立基于NSGA-II算法的多目标容量配置优化模型.获得了典型环境参数和负荷需求下以年利润最大、CO2排放量最低为目标的Pareto最优解集.结果表明:CO2排放量可降低至396 g/(kW·h),缺电率最低为0.0045,弃电率最低为0.0105;相比于光伏,提高风电装机容量更有利于降低CO2排放,在风电装机容量达到72.89 MW时,CO2排放量达到最低的94.83万t/年;追求低CO2排放将导致经济效益恶化,而过度追求经济效益则不利于系统供电的可靠性,经济效益最高的配置方案年利润为3586万元,功率供应缺失率达到0.1049.提出的风-光-氢-燃气轮机一体化系统,可有效消纳可再生能源,降低CO2排放,提高供电可靠性.