摘要
由于新能源出力具有极强的不确定性和反调峰特性，其规模化并网使系统的调度运行变得更加复杂，特别是在以火电机组为主要电源结构的电力系统中，系统调峰和新能源消纳问题日益突出。氢储能是一种容量规模大、响应速度快、能量储存周期长的新型储能技术，在电源侧与负荷侧发挥其多能耦合作用，可以提高系统调度的灵活性，理论上是缓解系统调峰压力，并促进新能源消纳的一个有效途径。因此，面向新能源的消纳需求，本文考虑氢储能的“源”、“荷”双重特性，研究含氢储能的多能互补优化调度问题。主要工作如下: (1)考虑燃氢燃气轮机的灵活调节能力，建立基于燃氢燃气轮机的氢储能单元（hydrogenenergystorageunit，HESU)，研究其技术特性并建模。将氢储能和电化学储能进行对比，阐述目前限制氢储能发展的主要问题;分别探讨可再生能源电解水制氢技术、储氢技术、燃氢燃气轮机发电技术的运行机理、技术分类和应用现状，并建立设备模型。 (2)研究含HESU的多能互补系统优化运行机理，提出基于HESU的多能互补优化调度策略。引入基于燃氢燃气轮机的HESU，建立一个含HESU的电-热-氢多能互补系统(electricity-heat-hydrogencomplementarysystem,EHHCS)，并研究其优化运行机理和调控策略;计及HESU的多能转换效率，以系统总发电成本最小为目标，建立基于HESU的多能互补优化调度模型，并通过仿真分析验证其有效性。结果表明，采用燃氢燃气轮机作为HESU的发电设备是一种可行方案，HESU的电能利用效率大约为75％，达到了抽蓄的能效水平;配置HESU比之电化学储能，系统表现出更高的调峰能力和风电消纳水平。 (3)由于传统电源侧的调峰能力有限，面向负荷侧调峰潜力的挖掘需求，将具有多能耦合特性的含氢储能的含源型负荷（hydrogenstorage-activeload，HS-AL)纳入负荷体系，研究其参与需求响应的特性，提出考虑HS-AL需求弹性的多能互补优化调度策略。将氢储能与分布式电源、柔性电/热负荷等结合，形成一个具有多能耦合特性的HS-AL，并建立其响应模型;计及HS-AL内部设备与终端电/热负荷的响应特性，深度挖掘HS-AL在主动参与系统调度过程中的对外需求弹性空间;以系统总发电成本最小为目标，建立考虑HS-AL需求弹性的多能互补优化调度模型，并通过仿真分析验证其有效性。结果表明，HS-AL的弹性可被充分利用以促进系统风电消纳，并有效缓解夜间火电机组的深调压力，从而实现系统的优化调度与经济运行。
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