1）提出了一种独立多能源枢纽(Standalone multi-energy hub, SMEH)架构。该枢纽集成光伏、风机、热电联产机组、燃气锅炉、电解池、甲烷化装置和储氢罐等设备，既能满足传统电能负荷需求，也同时满足热能及氢能负荷需求。

2）考虑电、热、氢等能量多重不确定性，建立了典型的源荷场景，进而提出一种综合考虑经济性、高效性和可靠性等指标的多目标容量配置模型。

3）仿真分析结果表明了本文所提多目标规划模型能够使规划结果满足经济性、高效性和可靠性的要求。在可接受的经济成本范围内，可再生能源利用率和能源供应可靠性均有显著提高。

与传统独立运行的电、热、氢能源系统相比，多能源枢纽通过将不同能源的生产和消费进行集成优化，能够显著提升能源利用效率和供能可靠性，已成为未来能源系统发展的必然趋势。

在多能源枢纽容量优化配置方面，现有研究大多只考虑了经济性指标，配置结果难以兼顾多方面需求。部分考虑环境效益和可靠性指标的多目标配置研究则将多目标加权合并为单目标进行处理，存在权重系数选择依靠经验判断、解空间单一等问题，未实现真正的多目标优化求解。

此外，在不确定性变量处理方面，现有研究存在采用典型可再生能源出力和负荷需求场景进行仿真，未考虑不确定性变量的影响，或考虑的不确定性变量单一等不足。

因此本文提出考虑电、热、氢等能量多重不确定性的独立多能源枢纽(Standalone multi-energy hub, SMEH) 多目标容量配置模型，能够使规划结果同时满足经济性、高效性和可靠性等需求。

3 算例分析

本文以某独立多能源枢纽（图1）为例，进行仿真分析。

图1 独立多能源枢纽结构

优化配置的多能源系统在一年中某随机连续场景下进行测试运行，电、热、氢负荷供需情况如图2到图4所示。

图2 电负荷供需曲线

图3 热负荷供需曲线

图4 氢负荷供需曲线

由图2到图4的运行结果可知，通过各设备的协调配合可实现电、热、氢负荷需求的可靠供应。电解池运行功率与风光出力大小密切相关，富余的氢气被转化为甲烷进行储存，实现了弃风弃光电量的充分利用。

4 结论

1）多能源枢纽优化配置时，必须充分考虑可再生能源出力和电、热、氢负荷需求等多种不确定性变量的影响。由仿真结果可知，通过建立典型源-荷场景，可以较为有效地实现对不确定性变量的描述。

2）通过建立多目标容量配置模型，可实现经济性，高效性和可靠性的统一效果。

5 作者和团队介绍

侯慧

博士，副教授，武汉理工大学自动化学院电气工程系书记兼副主任，主要研究方向为能源互联网、综合能源系统规划与运行及风险评估等。

刘鹏

硕士研究生，武汉理工大学自动化学院电气工程系，主要研究方向为能源互联网和综合能源系统规划与运行。

肖振锋

博士，国网湖南经研院数据部副主任，主要研究方向为电网数字化规划和电网智能化规划等。

邓翔天

博士，武汉理工大学自动化学院电力电子研究所讲师，主要研究方向为船舶多能源网络优化调控、船舶电网保护等。

黄亮

博士，武汉理工大学电气工程系副教授，主要研究方向为新能源发电技术（光伏发电、氢能发电）等。

张锐明

博士，佛山仙湖实验室学术委员会副主任、燃料电池测试中心主任，广东武理工氢能产业技术研究院执行院长。主要研究方向为高功率密度燃料电池、燃料电池汽车能源管理、先进燃料电池测试技术与测评体系研究等。

谢长君

博士，教授，博士生导师，湖北省杰出青年基金获得者，武汉理工大学自动化学院副院长。主要研究方向为新能源及新能源汽车电气电控、燃料电池与锂电池管理系统等。

团队介绍

“先进储能科学与应用联合实验室-武理工（Advanced Energy Storage Technologiesand Their Applications AESALAB-WHUT）”目前有教授3人，副教授7人，研究生百余人，聚焦新能源发电及电动汽车在电气领域面临的基础理论及重大科技问题，基于多学科交叉与融合，开展能源互联网规划运行及风险评估、先进储能与微电网、新能源发电与接入、动力电池建模与优化、智能网联以及新能源汽车动力系统优化及控制等关键技术研究，服务国家节能与碳达峰、碳中和等重大战略需求。近年来承担国家重点研发、863等项目7项，承担国家基础研究计划973项目1项，承担国家自然科学基金项目10项，承担湖北省杰出青年基金项目1项，承担湖北省技术创新重大项目2项，国网及南网等企业委托项目30余项，发明成果获得3项湖北省技术发明二等奖（2015，2017及2020年度），获得2017年度中国产学研合作创新奖、2018年度中国产学研合作创新成果奖以及2019年度中电联电力科技创新奖一等奖。团队发表SCI/EI检索论文100余篇，获得国家授权发明专利60余项，完成专利转让金额突破1200万。现已成长为国内具备新能源储能、能源互联网规划运行及风险评估、以及新能源汽车系统集成与控制优化的重要研发基地及技术人才储备群体。

● 当期目录

Energy Conversion and Economics (ECE)

Volume 2, Issue 1

CONTENTS | 目录 

• 用于大规模远海风电场并网的直流输电系统综述

• 考虑用户有限理性的售电公司分时电力套餐设计

• 考虑频率质量的电能与备用联合市场的设计

• 存在PMU量测情形下的混合状态估计器的病态条件分析

• 考虑光伏发电随机动态特性的基于滚动时域的虚拟电厂最优调度

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或复制网址访问第 2 卷，第 1 期论文

https://ietresearch.onlinelibrary.wiley.com/toc/26341581/2021/2/1 

● 期刊简介

Energy Conversion and Economics（ECE）是一本由国网经济技术研究院和英国工程技术学会（IET）合作出版的英文国际学术期刊。

（期刊主页：http://wileyonlinelibrary.com/iet-ece）

Energy Conversion and Economics 

能源转换与经济

Editors-in-Chief：

(In alphabetical order by surname)

Z.Y. DONG

Guangfu TANG

Fushuan WEN

ISSN：2634-1581

刊期：季刊

创刊时间：2020年

ECE是国际上第一本定位于能源与经济交叉领域的学术期刊。编委会汇集了来自13个国家逾58所国际知名大学和科研机构的世界级研究人员，其中包括中国科学院院士2人、中国工程院院士4人、电气与电子工程师学会会士（IEEE Fellow）17人、英国工程技术学会会士（IET Fellow）9人和加拿大工程院院士、丹麦技术科学院院士、印度国家工程院院士各1人。

期刊通过报道能源与经济交叉领域的重要进展，全面展示该领域最优秀的成果和最新的研究课题，及时呈现能源互联网企业建设的最新进展和丰富实践，以科研创新引领传统电网向能源互联网的转型发展，为国际一流能源互联网咨询机构品牌建设贡献力量。 

编辑 | 白婉欣