Optimierungsmethode für die Kapazitätskonfiguration und Stromverteilung von Elektrolyseur-Arrays in einem netzunabhängigen integrierten Energiesystem

Die Wasserstoffproduktion mit erneuerbarer Energie steht im Einklang mit Chinas Ziel des Kohlenstoffgipfels und der Kohlenstoffneutralität. Der Bau eines netzunabhängigen Wasserstoff-Energie-Industrieparks kann die lokale Nutzung erneuerbarer Energien effektiv erreichen und die grüne Wasserstoffindustrie entwickeln. Allerdings hat der netzunabhängige Wasserstoff-Energie-Industriepark keine Kompensation und Unterstützung durch das große Stromnetz, und der stabile Betrieb sowie die wirtschaftliche Produktion des Elektrolyseurs werden durch signifikante Faktoren wie Stromschwankungen und häufige Start-Stopp-Bedingungen beeinträchtigt. Daher schlägt dieses Papier die Optimierungsmethode für die Kapazitätskonfiguration und die Stromverteilung von Elektrolyseur-Arrays in einem netzunabhängigen integrierten Energiesystem vor. Zunächst wurde auf Basis von Einheiten der Energieversorgung, Energieumwandlung und Energiespeicherung ein strukturelles Modell des netzunabhängigen integrierten Energiesystems erstellt. Anschließend wurde durch die Analyse der Betriebsmerkmale eines einzelnen Elektrolyseurs und von Elektrolyseur-Arrays ein flexibles Betriebsmodell mehrerer Elektrolyseure in Kombination vorgeschlagen. Darüber hinaus wurden unter Berücksichtigung der Wasserstoffproduktionskosten, des Mittels der Wasserstoffproduktionsvolatilität und der Strafkosten Kapazitätskonfigurations- und Stromverteilungsmethoden für Elektrolyseur-Arrays vorgeschlagen und das Optimierungsproblem mit einem Multi-Objektiv-Partikelschwarm-Optimierungsalgorithmus gelöst. Schließlich wurde der Wasserstoff-Energie-Industriepark in Zhangye als Beispiel herangezogen, um die Effektivität des oben genannten Forschungsergebnisses zu überprüfen. Im Vergleich zu einem einzelnen Typ von alkalischem Elektrolyseur hat sich das Mittel der Wasserstoffproduktionsvolatilität mehrerer in Kombination betriebener Elektrolyseure um 43,2 % verringert, die Wasserstoffproduktionsmenge hat sich um 9,74 % erhöht. Im Vergleich zu einem einzelnen Typ von Protonenaustauschmembran-Elektrolyseuren konnten die Wasserstoffproduktionskosten um 14,16 % gesenkt werden. Im Vergleich zu dem ausgewogenen Betriebsmodus kann der flexible Betriebsmodus die Wirtschaftlichkeit und die Menge der Wasserstoffproduktion verbessern.