2025年電力行業(yè)標準分析：風-光-儲-氫混合電廠配置策略研究

年電力行業(yè)標準分析：風-光-儲-氫混合電廠配置策略研究隨著全球能源轉型的加速推動，電力行業(yè)在2025年正經受著從傳統(tǒng)模式向市場化競爭模式的重大轉型。電力市場逐步成為能源優(yōu)化配置的主要平臺，新能源發(fā)電在這一過程中扮演著越來越重要的角色。然而，由于新能源發(fā)電的不確定性和間歇性，其獨立參加電力市場競爭面臨著諸多挑戰(zhàn)。在此背景下，風-光-儲-氫混合電廠作為一種創(chuàng)新的解決方案，正受到越來越多的關注。本文通過構建基于新能源場站的風-光-儲-氫混合電廠模型，探討其在電力市場環(huán)境下的配置策略，旨在穩(wěn)定供應電力、參加電力市場交易，并滿意氫能負荷需求。

一、電力市場環(huán)境下的混合電廠構成與運行機制

(一)混合電廠的構成

《2025-2030年中國電力行業(yè)進展趨勢分析與將來投資討論報告》本文討論的風-光-儲-氫混合電廠由風電場、光伏電站、電化學儲能系統(tǒng)以及氫儲能系統(tǒng)組成。其中，氫儲能系統(tǒng)包括電解槽陣列、氫壓縮機與氫儲罐等關鍵設備。這種多元化的能源組合，使得混合電廠能夠在不同條件下敏捷調整電力輸出，滿意電力市場的需求。

(二)電解槽的效率特性

電力行業(yè)標準分析提到本文選擇技術成熟且應用廣泛的堿性電解槽作為討論對象。通過最小二乘法對電解槽的輸入功率與產氫量相關數(shù)據(jù)進行擬合，得到二次多項式約束，用于精確?????模擬電解槽的產氫效率。這一特性對于優(yōu)化混合電廠的運行策略至關重要，由于它直接影響到氫氣的生產成本和效率。

(三)電力市場交易機制

電力市場通常分為中長期交易和現(xiàn)貨交易。在中長期交易中，新能源發(fā)電的間歇性和不確定性使其難以滿意高精度交易需求，增加了偏差考核成本。而在現(xiàn)貨市場中，新能源發(fā)電的波動性加劇了市場供需的簡單性。因此，混合電廠需要在中長期交易和現(xiàn)貨市場之間找到平衡，以最大化經濟效益。

二、電力市場環(huán)境下的混合電廠經濟效益測算模型

(一)目標函數(shù)

本文選取資產收益率(ROE)作為經濟效益的主要評價指標，從投資和收益的角度動身，尋求最佳的系統(tǒng)配置方案。目標函數(shù)為最大化ROE，即通過優(yōu)化配置，使投資回報率達到最高。

(二)經濟收益與資產投入

經濟收益包括售電收入和售氫收入兩部分。售電收入通過參加電力市場交易獲得，而售氫收入則來源于氫氣的銷售。資產投入部分包括工程建設投資和運行維護成本，涉及風電場、光伏電站、儲能系統(tǒng)、電解水制氫裝置等多個分項工程。

(三)約束條件

混合電廠的運行受到多種約束條件的限制，包括儲能系統(tǒng)運行約束、氫儲能運行約束、風機和光伏功率約束、輸電工程容量約束以及功率平衡約束。這些約束條件確保了混合電廠在技術可行性和經濟合理性之間的平衡。

三、電力市場環(huán)境下的混合電廠配置策略與算法

(一)基本配置策略

本文構建的優(yōu)化投資策略旨在匹配電力負荷與氫能需求，最大化新能源項目投資效益。詳細策略包括現(xiàn)貨市場交易電量的限制、電化學儲能的定位、電解水制氫策略、輸電線路配置以及系統(tǒng)工作時間的支配。

(二)雙層規(guī)劃算法

為提升模型可解性與計算效率，本文設計了一種分層優(yōu)化策略。通過構建雙層優(yōu)化模型，將容量配置與運行調度相對分別。外層為規(guī)劃層，采納改進麻雀搜尋算法(ISSA)在可行域內搜尋最優(yōu)容量配置;內層為運行層，在給定容量配置的前提下，調用GUROBI求解器對運行策略進行精確優(yōu)化。

四、電力市場環(huán)境下的混合電廠典型場景構建與配置方案分析

(一)典型場景構建

本文基于日前市場連接中長期交易和實時市場計算售電收益。中長期電量通過負荷曲線分解，電價取歷史合約均值;新能源實時出力和現(xiàn)貨市場電價采納真實數(shù)據(jù)，而日前出力與電價需構建猜測數(shù)據(jù)集。通過猜測值校正框架，將猜測誤差視為隨機變量，從而生成典型日負荷曲線和氫能負荷曲線。

(二)配置方案分析

本文構建了五種系統(tǒng)配置方案，包括風-光-儲-氫混合電廠參加電力市場交易、風-光-儲參加電力市場交易、風-光-儲-氫不參加電力交易、風-光-儲-氫傳統(tǒng)電力交易以及風-光-儲傳統(tǒng)電力交易。通過對比分析，發(fā)覺風-光-儲-氫混合電廠參加電力市場交易的方案在經濟效益和滿意電力與氫能負荷需求方面具有顯著優(yōu)勢。

五、電力市場環(huán)境下的混合電廠運行狀況分析

(一)電化學儲能在系統(tǒng)中的作用

電化學儲能系統(tǒng)在新能源發(fā)電高峰時存儲多余電能，在發(fā)電不足時釋放能量，從而有效降低棄電率并提升經濟效益。通過優(yōu)化儲能系統(tǒng)的配置和運行策略，混合電廠能夠在電力市場中獲得更高的收益。

(二)氫能在系統(tǒng)中的作用

氫儲罐對氫負荷供應的緩沖作用，使得電解槽能夠在電力盈余時與儲能系統(tǒng)協(xié)作掌握電力平衡，削減棄電。通過優(yōu)化電解水制氫裝置的運行策略，混合電廠能夠提高制氫效率，降低制氫成本，從而增加其在電力市場中的競爭力。

(三)不同中長期分解曲線對系統(tǒng)配置的影響

本文分析了三種不同的負荷曲線分解方法對混合電廠配置方案的影響。結果表明，峰谷平曲線法所獲得的收益最高，其次為高峰時段曲線法，而全天平均曲線法的收益最低。這一結果進一步表明，在電力市場機制建設過程中，細化負荷分解曲線，設定不同時段電量交割的峰谷曲線，有利于混合電廠提升盈利力量。

六、電力市場環(huán)境下的混合電廠優(yōu)化配置方案的結論

本文通過構建多種方案并運用規(guī)劃算法分析，發(fā)覺風-光-儲-氫混合電廠在保障經濟效益的同時，能夠滿意電力與氫能雙重負荷需求，具有顯著的綜合效益和投資潛力。優(yōu)化配置后的混合電廠，其資產收益率(ROE)可達到0.32，通過進一步優(yōu)化電解水制氫裝置的效率特性，ROE可提升至0.35。此外，混合電廠中異質能量之間的互補與轉化，增加了其應對電力市場價格波動和能源需求不確定性的敏捷調整力量，優(yōu)化資源配置和儲能調度可將新能源棄電率掌握在15%以內。本文提出的混合電廠方案及其配置方法，為新能源發(fā)電獨立參加電力市場供應了有力支撐，具有重要的理論和實踐價值。

更多電力行業(yè)討論分析，詳見中國報告大廳《電力行業(yè)報告匯總》。這里匯聚海量專業(yè)資料，深度剖