编者按：氢能作为一种重要的能源形态，是21世纪最具有发展潜力的清洁能源之一。利用清洁低碳氢能来解决人类能源资源可持续供给和环境保护困境是个新生事物，构建“绿氢+电网”深度耦合系统，是进一步发挥新型电网的枢纽作用，提升新型电力系统灵活性的重要路径，对构建新型能源体系具有重要的理论和实践意义。在相关基础理论、应用技术等方面的知识沉淀、经验积累等方面还有待深入研究，对于如何在新能源电力系统源、网、荷各环节上优化利用氢能的问题仍需要集思广益。为此，《中国电力》编辑部特邀大连理工大学袁铁江教授、国家特聘专家德国国家工程院院士雷宪章教授、国家电投氢能技术首席科学家梅武教高、同济大学沈小军教授、国网新疆电力公司常喜强教高、国网安徽电力科学研究院滕越高工联合担任特约主编，主持“基于氢能的电力系统灵活性提升技术”专栏。现将专栏文章进行汇编，以飨读者！
01
作者：冯兴, 杨威, 张安安, 张曦, 李茜, 雷宪章
单位：西南石油大学 电气信息学院
摘要：针对风光富集地区大型新能源发电厂的弃风弃光问题，利用可逆固体氧化物燃料电池（reversible solid oxide fuel cell，RSOC）结合氢储能的双向转换特性消纳多余风光资源，提出一种双向可逆的集中式RSOC电氢耦合系统容量优化配置方法。首先构建集中式RSOC电氢耦合系统架构，建立发电系统、电氢转换系统等模型；其次考虑燃料电池特性建立RSOC性能衰减模型，考虑特高压通道可用传输能力不确定性生成典型场景；进而建立集中式RSOC双层容量规划模型，上层以运营期收益最大为目标优化RSOC、储氢库容量配置，下层以综合成本最低为目标优化各设备出力，联合粒子群算法与Cplex求解器进行求解。最后通过算例分析，验证RSOC的加入提高了系统经济性及环境效益，同时投资灵敏度分析表明电池单位容量成本是制约系统经济运行的重要因素。
02
作者：邱洁, 梁财豪, 朱永强, 夏瑞华
单位：华北电力大学 电气与电子工程学院
摘要：电-氢能源系统（IEHS）的合理规划对能源结构转型具有重要意义，充分利用氢储能的可移动特性可降低IEHS综合成本，提出一种考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统规划策略。首先，将氢能系统拆分为多个氢能子系统（HES），建立多个HES之间的气氢拖车交通运输及储运成本模型；其次，基于电力-交通网架结构与新能源分布情况提出配电网集群划分方法；最后，根据集群划分结果，建立HES双层选址定容模型，该模型以IEHS年综合成本最低为目标，分层解决单个集群内HES的容量配置问题、各集群内部HES选址定容及气氢拖车配置问题。结果表明：提出的策略可以减小氢能储运压力、降低IEHS综合成本，提升风、光消纳水平，加快系统潮流计算迭代收敛速度。
03
作者：张亚健, 陈茨, 薛飞, 马丽, 郑敏
单位：上海大学 机电工程与自动化学院；国网宁夏电力有限公司电力科学研究院；国网天津市电力公司东丽供电分公司
摘要：针对传统配电网电压控制方法存在的调节资源有限、调控成本较高、响应速度较慢等问题，提出一种利用电制氢（power to hydrogen，P2H）辅助的两阶段电压随机优化控制策略。首先，在建立P2H装置在内的调压设备运行约束以及配电网线路约束的基础上，建立了考虑电解制气收益的日前-日内两阶段电压优化控制模型。其次，针对分布式能源出力和负荷需求日内短时扰动引发的电压波动甚至越限问题，基于拉丁超立方抽样与Kantorovich距离削减技术构建了配电网典型运行场景，并以各场景下日内阶段目标函数期望最小为目标求解电压控制策略。算例结果表明，所提方法相比于不考虑P2H辅助的常规电压控制方案，有效避免了电压越限问题，并且总控制成本降低了26.43%。
04
作者：周专, 苗帅, 袁铁江
单位：国网新疆电力有限公司；大连理工大学 电气工程学院
摘要：富裕风电电解水制氢，耦合高污染的钢铁冶炼过程，既促进炼钢产业低碳转型，又可有效提升风电消纳能力。为了模拟绿氢钢铁冶炼对风电消纳能力的影响，综合考虑钢铁冶炼的可靠性、氢能发展的经济性以及风力发电的环境性，确定绿电-氢能-钢铁冶炼耦合系统内部交互关系和反馈机制；结合钢铁行业发展趋势和绿氢替代潜力，建立了提升风电消纳的绿氢钢铁冶炼系统动力学模型；同时考虑到政府支持力度与制氢技术的发展，构建差异化情景，分析不同条件下的氢能需求规模和风电消纳水平。基于新疆案例表明，加大氢冶金支持力度和提高制氢电解效率，能够有效提升钢铁行业的绿氢替代率并加速绿氢成本降低，进而实现风电的全额消纳，有效解决“弃风”难题。
05
作者：卢纯颢, 周春丽, 林溪桥, 陈志君
单位：广西电网有限责任公司电网规划研究中心
摘要：加氢站的氢负荷受氢燃料电池汽车出行行为影响，其时空分布具有高度的不确定性。为了研究加氢站氢负荷的分布特性，并准确描述车辆用户出行规律，提出一种基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法。首先，基于美国家庭出行调查数据集对车辆出行过程中的行为特征量（如出行时刻、行驶时间、目的地、行驶距离等）概率分布进行拟合；其次，基于蒙特卡洛模拟的方法多次抽取样本，形成由车辆出行行为所组成的出行链；最后，以出行目的地类型为划分标准，分别模拟出一天内不同区域加氢站的氢负荷特性。通过合理利用实际出行数据和蒙特卡洛模拟方法，能够准确描述车辆行为规律，并根据出行目的地类型推断出不同区域加氢站的氢负荷特性。
引文信息
冯兴, 杨威, 张安安, 等. 双向可逆的集中式电氢耦合系统容量优化配置[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 1-11.
Xing FENG, Wei YANG, Anan ZHANG, et al. Capacity optimization configuration of a bidirectional reversible centralized electrohydrogen coupling system[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 1-11.
邱洁, 梁财豪, 朱永强, 等. 考虑氢能储运特性的配电网集群划分与氢能系统选址定容策略[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 12-22.
Jie QIU, Caihao LIANG, Yongqiang ZHU, et al. Cluster configuration of electric-hydrogen coupled distribution network considering hydrogen energy transport characteristics[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 12-22.
张亚健, 陈茨, 薛飞, 等. 电制氢协同的含高比例光伏配电网两阶段电压随机优化控制[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 23-35.
Yajian ZHANG, Ci CHEN, Fei XUE, et al. Two-stage stochastic optimal voltage control of high-proportional photovoltaic distribution networks considering auxiliary power to hydrogen[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 23-35.
周专, 苗帅, 袁铁江. 提升风电消纳的绿氢钢铁冶炼系统动力学建模[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 36-45.
Zhuan ZHOU, Shuai MIAO, Tiejiang YUAN. System dynamics modeling of green hydrogen steel smelting to improve wind power consumption[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 36-45.
卢纯颢, 周春丽, 林溪桥, 等. 基于车辆行为模拟的加氢站氢负荷概率建模方法[J]. 中国电力, 2024, 57(8): 46-54, 66.
Chunhao LU, Chunli ZHOU, Xiqiao LIN, et al. Probabilistic modeling method of hydrogen load of hydrogen refueling station based on vehicle behavior simulation[J]. Electric Power, 2024, 57(8): 46-54, 66.
专栏特约主编简介——袁铁江
袁铁江，博士，大连理工大学教授，“氢能与储能技术”科研团队负责人，中国电工技术学会标准化工作委员会氢能系统集成与应用技术工作组主席。长期从事氢能与储能技术研究，倡导了“绿电-氢能-化石能源”耦合集成控制研究方向。承担氢能技术相关的国家、企业重大项目多项，在氢能相关的理论与方法方面取得了系列原创性成果，获省部级科技成果奖励多项，在国内外重要学术期刊发表学术论文200余篇，获得发明专利/计算机软件著作权授权50余项，出版专著4部，参编国家/团体标准多项。
专栏特约主编简介——雷宪章
雷宪章，博士，德国国家工程院院士，国家特聘专家，西南石油大学教授，碳中和首席科学家。天府峨眉顶尖人才计划特聘专家，国家电网公司特聘专家。天府永兴实验室首席科学家，天府新能源研究院院长，中国（德国）研发创新联盟主席、欧中氢能与燃料电池协会理事长。提出和建立了全时域电能消纳和储能体系的理论和方案，多项技术填补了国内技术空白。承担863等国家项目4项、欧盟地平线项目等3项、国家电网公司项目20多项，获授权发明专利60多项，发表论文180余篇；担任主编出版《氢能产业-未来能源大战略》等2部专著。
专栏特约主编简介——梅武
梅武，博士，国家特聘专家，国家电投集团氢能领域首席专家，国氢科技技术总监，上海交通大学特聘教授。长期从事氢能技术及装备研发，曾任日本东芝集团研发中心氢能领域首席科学家。承担氢能技术相关重大项目多项，取得大量原创性成果，已获授权国际专利近百项，获各种奖励多项。研发成果之一的兆瓦级PEM电解水制氢装备获国家能源局第三批能源领域首台（套）重大技术装备认定，已开始交付吉林大安风光制绿氢合成氨一体化示范项目开展全球体量最大的PEM制氢应用。
专栏特约主编简介——沈小军
沈小军，博士，同济大学教授，电气工程系主任，中国能源研究会氢能专业委员会副秘书长，IEEE P2824标准编制组成员，曾担任多个国际会议主席/分会场主席。主要从事新能源高效利用与储能技术、输变电场景/设备三维建模与数字孪生技术等领域研究，主持国家重点研发计划课题2项、国家自然科学基金2项，已发表SCI/EI论文60余篇，获国内外授权发明专利近30项，牵头制定标准1项，获政府、学会及协会等科技奖励5项。
专栏特约主编简介——常喜强
常喜强，硕士生导师，国网新疆电力有限公司电力调控中心，正高级工程师，中国电机工程学会氢能专委会委员，中关村储能联盟电力市场委员会委员，新疆氢能产业创新联盟会员，长期从事电力系统运行与控制、新能源运行与消纳方面工作。倡导 “绿电-氢能”电氢协同耦合优化控制，主持、主导和参与科研项目20余项，获得专利20余项，撰写论文50余篇。获得省部级奖项10余项。
专栏特约主编简介——滕越
滕越，博士，国网安徽电科院系统及新能源中心，高级工程师，主要从事能量转换材料开发与应用工作，主导完成了国网公司重点科技项目《兆瓦级制氢关键技术研究与应用》的研究与示范工程的建设。以第一作者身份在国际高水平期刊，包括 Advanced Materials，Journal of Materials Chemistry C，Dalton Transactions，Journal of Physical Chemistry C等刊物上发表多篇学术论文，获得省级科技奖励4项。
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