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光伏发电技术 ★ 5.0

均衡决策理论在考虑预测不确定性的风-光-氢综合能源系统低碳经济运行中的应用

Applications of Equilibrium Decision Theory in Low-Carbon Economic Operation of Wind-Solar-Hydrogen Integrated Energy System Considering Prediction Uncertainties

作者 Qiannan Zhu · Pengxia Chang · Shiqi Li · Yulong Xiao · Ting Wu · Lihao Li
期刊 IEEE Transactions on Industrial Informatics
出版日期 2025年5月
技术分类 光伏发电技术
相关度评分 ★★★★★ 5.0 / 5.0
关键词 风光氢综合能源系统 优化调度模型 不确定性量化 需求响应 经济收益与污染排放
语言:

中文摘要

随着可再生能源与电网的融合程度不断提高,综合能源系统(IES)受到了全球关注。然而,风能和太阳能的随机和不确定特性给电网的稳定运行带来了巨大挑战。为解决这些问题,本文提出了一种考虑预测不确定性和需求响应(DR)的风光氢综合能源系统优化调度模型。提出了结合频率增强分解变压器、区间预测与决策的均衡决策理论框架,以量化不确定性并确定行动计划。然后,设计了一个以最大化经济收益和最小化污染排放(PE)为目标的优化调度模型,并采用多目标象群优化算法进行求解。此外,融入了需求响应策略以增强系统的灵活性和稳定性。实证结果表明,不确定性的增加会使调度更加保守,从而提高系统的鲁棒性。此外,在各种场景下,需求响应可使经济收益提高超过3.50%,并使污染排放降低超过3.20%。

English Abstract

With the increasing integration of renewable energy into power grids, integrated energy systems (IES) have gained global attention. However, the stochastic and uncertain characteristics of wind and solar challenge the stable grid operation significantly. To address these issues, this article proposes an optimal scheduling model for wind-solar-hydrogen IES, incorporating prediction uncertainty and demand response (DR). The equilibrium decision theory framework, combined with frequency enhanced decomposed transformer, interval prediction and decision, is proposed to quantify the uncertainties and determine the action plans. Then, an optimal scheduling model is designed to maximize economic revenue and minimize pollution emissions (PE), which is solved using multiobjective elephant clan optimization algorithm. Furthermore, DR strategy is integrated to enhance system flexibility and stability. Empirical results demonstrate that increased uncertainty leads to more conservative scheduling, improving system robustness. Additionally, DR boosts ER by over 3.50% and reduces PE by more than 3.20% across various scenarios.
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SunView 深度解读

从阳光电源的业务视角来看,这项基于均衡决策理论的风光氢综合能源系统优化调度技术具有重要的战略价值。该技术直接契合公司在光伏逆变器、储能系统及氢能业务的协同发展方向,为构建更智能的新能源解决方案提供了理论支撑。

该研究的核心价值在于通过频率增强分解变压器和区间预测技术,有效量化了风光发电的不确定性,这对阳光电源的智能逆变器和能量管理系统(EMS)具有直接应用价值。当前公司的1+X模块化逆变器和液冷储能系统已具备较强的功率调节能力,若能集成该文提出的预测性调度算法,可显著提升系统在高比例新能源接入场景下的稳定性和经济性。研究显示需求响应策略可提升经济收益3.5%以上并降低污染排放3.2%,这对优化公司储能系统的充放电策略和提升用户侧价值具有实际意义。

从技术成熟度看,该方法涉及的多目标优化和机器学习预测技术已相对成熟,但工程化应用仍需克服计算实时性和数据质量等挑战。对阳光电源而言,关键机遇在于将此类算法嵌入iSolarCloud智慧能源管理平台,形成"硬件+软件+算法"的差异化竞争优势。特别是在风光氢耦合场景中,该技术可优化制氢电解槽的运行策略,提升氢能业务的经济性。

建议公司关注该技术在分布式能源和微电网项目中的试点应用,同时加强与高校在不确定性建模和智能调度算法方面的合作研发,抢占综合能源系统智能化管理的技术高地。