基于氢储能技术的光伏微网系统经济性分析与优化

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“清洁化”和“电气化”是实现碳达峰碳中和的重要手段。氢能作为一种清洁无污染的二次能源,近年引起世界各国的关注。氢储能技术是氢能应用的一种重要方式,与其他储能方式比具有更加清洁环保,储能规模更大时间更长等优势。但现阶段对氢储能系统研究还较少且集中在设备技术可行性等方面。因此,对氢储能系统的技术经济性研究有助于为降低氢储能系统成本提供优化发展方向,促进氢储能推广。选取云南北部某地为案例建模背景,在负荷约束下建立了离网型电池储能和氢储能光伏微网系统模型。对比分析了两种系统的平准化度电成本,利用敏感性分析评估对两个系统平准化度电成本影响大的因素。从设备技术经济参数和系统配置两个角度,利用粒子群算法对2025年氢储能光伏微网系统进行了预测优化,为系统未来的发展提供了对策建议。得到以下结论:(1)满足负荷约束,建立350 k Wp传统电池储能光伏微网系统模型和450 k Wp氢储能光伏微网系统模型,计算得到本案例现阶段两种系统平准化度电成本分别为3.10¥/k Wh和5.38¥/k Wh,均高于云南省农业电价。(2)通过多因素敏感性分析得到,电池储能光伏微网系统技术经济性主要影响因素为发电系统连接效率、电池储能系统初始投资和使用寿命;氢储能光伏微网系统主要影响因素为发电系统连接效率、氢储能系统工作效率和电解槽初始投资。(3)通过多目标粒子群优化预测得到的氢储能系统平准化度电成本下降到2.37¥/k Wh。下降原因是随着技术的不断发展,到2025年系统的总支出下降而发电量提高;另一方面发现在进行氢储能系统容量配置时不能简单的将电解槽、储氢罐和燃料电池视为一个整体,电解槽设计容量应根据典型日小时发电量最大值和该时负荷量进行设计,燃料电池应根据典型日小时发电量最小值和该时负荷进行设计。论文尝试性的对离网型氢储能光伏微网系统的技术经济性和影响因素进行研究,为氢储能系统进一步经济研究提供了参考和发展方向。
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