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氫能系統參與電網輔助服務協調互動技術應用案例在電力系統中採用氫儲能系統不僅可以緩解我國棄風棄水棄光現象，最大程度減少能源浪費。氫能系統的開發利用對可再生能源的消納及電網的安全穩定運行具有重大意義，其環保綠色的特性對於「碳達峰碳中和」目標的實現具有極大推動作用，制氫技術及氫燃料電池技術發展潛力巨大。

一、背景

1. 技術應用所屬行業特點、機遇與挑戰；

在電力系統中採用氫儲能系統不僅可以緩解我國棄風棄水棄光現象，最大程度減少能源浪費。氫能系統的開發利用對可再生能源的消納及電網的安全穩定運行具有重大意義，其環保綠色的特性對於「碳達峰碳中和」目標的實現具有極大推動作用，制氫技術及氫燃料電池技術發展潛力巨大。

目前，制氫關鍵技術及氫燃料電池高效應用技術亟待進一步突破、缺乏自主知識產權、基礎設施有待加強等問題，針對這些方面蘊含的科學問題進行探索和嘗試，為形成具有我國自主可控的氫能應用技術，具有重大現實意義與工程價值。

2. 技術應用所解決的行業難點、熱點問題，必要性及重要意義。

本課題結合氫儲能技術和風力、光伏發電技術的發展現狀，提出利用氫儲能技術解決風光發電系統造成的大規模棄風棄光問題以及風-光-氫綜合能源系統發電併網問題，破解了基於氫儲能技術提高風光氫綜合能源發電併網穩定性設計的若干問題。本項目實施案例的成果可以為優化氫儲能系統控制策略，提升氫儲能系統的運行特性提供參考。課題形成的專業軟件可以用於氫儲能系統設計階段的方案評估、技術路線驗證以及數據指標參考，提升儲能電站方案設計的科學合理性。

二、應用案例

1. 項目概述

（以應用為切入點，介紹包括但不限於：應用項目地點、資源及負荷等主要應用場景，以及項目規模、生產能力、關鍵實施步驟、主要功能與創新點、主要實施單位等）

項目名稱：

項目名稱 氫能系統參與電網輔助服務協調互動技術開發(大陳島氫能示範工程)

項目地址 浙江台州大陳島

參與單位 北方工業大學；北京聯智匯能科技有限公司；全球能源互聯網研究院有限公司

項目規模 100kW制氫+20MPa，200Nm3儲氫系統+100kW氫燃料電池

電池類型 風光發電+氫儲能+鋰電儲能

項目概況 本項目應用於浙江省大陳島園區微電網，大陳島屬於城鎮，現狀負荷密度約0.11兆瓦/平方公里，考慮到大陳島森林覆蓋率達到60%且山地較多，扣除無效供電面積後負荷密度約0.28兆瓦/平方公里。全國收個海島「綠氫」綜合能源示範工程內風電裝機容量達25.5MW，100Kw 制氫系統（制氫效率80%，熱回收效率8%，日制氫量14.7kg），20MPa，200Nm3儲氫系統，100kW PEM燃料電池（熱電聯供效率80.5%，LHV效率96%）。本課題提出的利用氫儲能技術可以解決大陳島棄風棄光問題，通過建立基於氫儲能等效電池特性的風-光-氫儲能耦合發電系統數學模型和仿真模型，提出兼顧系統運行經濟性和廣義風電及光電最大功率跟蹤運行目標的風-光-氫儲能耦合發電系統分散式併網優化規劃方案，探索風光耦合發電制氫儲能系統規模化應用的臨界技術和經濟性能指標等，破解基於氫儲能技術提高風光發電系統電能利用率涉及的若干技術問題。採用理論分析、數字計算機仿真、實驗和實例動模驗證相結合的研究方法，理論、仿真、實驗和實例相互驗證。研究內容和方法具有重要的理論學術意義和創新性。減少了大規模風光資源浪費，提供了大量電能經濟收益。

2. 主要效益

（通過可量化的關鍵指標，描述應用案例的經濟效益或社會效益）

本項目案例研究內容對於減少大規模風光資源浪費具有重要意義，並提供了大量電能經濟收益，包括參與電網輔助服務電力收益、削峰填谷獲取峰谷價差收益等。此外，在我國雙碳目標背景下，碳交易市場的提出也為大陳島氫能應用案例開啟了更大的收益平台，每年有價值約4000萬元-6000萬元的排放配額指標可用於市場交易。結合當前開放的碳交易市場進行經濟性分析，以使雙碳目標下氫能作為零碳能源經濟效益最大化。

三、技術要點

（關鍵技術描述，自主知識產權的設備、技術、產品、軟件等）

關鍵技術

○1結合浙江電網典型案例，分析氫能參與輔助服務的全過程成本與經濟效益構成，並結合經濟性分析建立容量配置優化模型。

○2建立氫利用系統風、光、氫、水、熱多能耦合模型，在微網及區域電網場景下分析氫能參與電網輔助服務機理，提出氫能系統能量優化策略及氫利用系統並離網切換策略並仿真驗證。

○3分析氫利用系統併網模式下與電網間相互作用，實現氫利用系統多時間尺度協調的日前能量優化以及日內能量優化調度。

○4實現低於冰點工況下的氫利用系統快速啟停，研究應對快速負載變化的燃料電池-輔助儲能容量匹配及協調控制技術，對氫利用系統電堆/電解槽多模塊進行協調控制。

四、應用前景

（行業前景、商業模式、推廣空間、問題挑戰等）

「綠氫」綜合能源系統示範工程落地大陳島，有助於促進可再生能源就地消納，優化海島電網潮流，同時讓海島供電安全性和可靠性得到顯著提升，還能有效解決海島供能短缺問題，帶動產業發展。旅遊業和水產養殖業是島內兩大支柱產業，「綠氫」綜合能源系統的供電、供熱可應用於民宿、酒店、別墅等住宿，而制氫過程中產生的氧氣可提供給黃魚養殖戶，充分發揮制氫副產品價值，助力當地水產養殖業發展。未來，還可進一步拓展島上氫燃料大巴和小汽車的使用，提升清潔能源利用率，探索海島多種能源利用模式，打造「碳中和」示範島黃金名片，以「綠氫」構建「全綠海島」。同時充分挖掘應用場景，打造多方共贏的氫能生態圈，為建設能源互聯網形態下多元融合高彈性電網貢獻範本。