在综合能源系统（IES）高速发展的背景下，武汉理工大学自动化学院、广东广顺新能源动力科技有限公司的研究人员侯慧、刘鹏、黄亮、谢长君、张锐明，在2021年《电工技术学报》增刊1上撰文，提出考虑风光不确定性的电-热-氢综合能源系统多目标规划方法。研究表明，该方法可以有效应对可再生能源出力的变化，并且能够兼顾多种规划需求。

在能源利用、环境效益及技术经济性等方面，综合能源系统（Integrated Energy System, IES）支持大规模可再生能源的接入、大规模氢储能及其他储能设备的接入，并支持向电气化交通的转型，已成为未来能源行业发展的必然趋势。但其涉及的转换设备更多，规划往往也更加复杂，需要在满足技术经济性条件下，同时供应多种能量，并实现可再生能源的充分利用。

在综合能源系统规划方面，现有研究存在优化目标函数较为单一，规划结果难以兼顾多方面需求等不足。在综合能源系统规划可再生能源出力不确定性处理方面，相对于传统电网中的可再生能源并网发电，在具有更高灵活性的IES中，如何合理规划使其更高效地应对不确定因素的变化是其面临的重要挑战之一。目前，在IES的规划中考虑再生能源出力不确定性的研究较少。有些基于场景法的研究，在场景缩减时可能导致极限场景的丢失，基于鲁棒优化模型的研究建模和求解过于复杂且难以理解。

在综合能源系统规划可再生能源消纳方面，电转气技术具有良好的能量转换和时空平移特性，是消纳可再生能源多余出力的有效途径。在实际生产过程中，P2G技术通常被分为电制氢和甲烷化两个过程，即首先通过电解将水分解成氧气和氢气，再将氢气和二氧化碳合成为甲烷。

有学者对现有电制氢和甲烷化的技术特性进行了研究，从中可知，电制氢的效率为75%～85%，甲烷化的效率为75%～80%，P2G的综合效率为45%～65%。当系统供电功率出现缺额，起动燃气机进行放电时，又会导致进一步的能量损耗。

由上述研究可知，经过多次的能量转换，电力与天然气能量闭环的效率可能仅为15%～22%，且增加了系统的投资成本。为减少能量转换过程，并寻求P2G技术更高效的应用方式，有学者对氢气的储存和利用进行了研究，认为氢能在未来的高比例可再生能源系统中拥有巨大的应用潜力。有学者率先探索了太阳能离网式燃料电池汽车加氢站的最优规划，为氢能的推广利用提供了重要途径。

综上所述，针对现有P2G技术能量利用效率较低的现状，传统规划目标函数单一，规划过程未充分考虑不确定性因素影响的背景下，武汉理工大学等单位的科研人员提出考虑风光不确定性的电-热-氢综合能源系统多目标规划方法，不仅可以有效应对可再生能源出力的不确定性，还能兼顾多种规划需求。

他们首先介绍了电-热-氢综合能源系统模型结构框架和关键设备运行策略，针对模型中现有电转气（P2G）技术和热电联产机组（CHP）运行策略的不足，提出将P2G生成的氢气优先供应燃料电池汽车，以及根据可再生能源出力大小切换CHP运行模式等改进措施；其次，针对可再生能源出力不确定性对系统规划的影响，基于场景法实现了不确定性场景描述，同时以经济成本最小、风光消纳率最大和供能不足最小为优化目标，提出考虑风光不确定性的多目标规划方法，达到应对不确定性因素影响以及兼顾经济性、高效性和可靠性的目的；最后，采用改进的混合多目标粒子群算法和模糊隶属度函数求解设备容量配置方案，结果验证了所提方法的有效性及合理性。

科研人员通过算例结果分析得出如下结论。
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1）优化配置的综合能源系统各设备充分发挥其功能，基本实现电、热、氢的同时供应。在运行策略上，通过将燃料电池汽车和加氢站加入到P2G过程中，实现了富余电能的有效利用。通过切换CHP运行模式，可以较好地与可再生能源出力配合，在满足负荷需求的同时，减少了能量浪费。

2）以经济成本最小、风光消纳率最大和供能不足最小为优化目标对IES进行多目标规划，可以较好地兼顾经济成本、可再生能源有效利用和供能可靠性等规划需求。

3）通过考虑极限场景，可以较为有效地应对不确定性因素的变化。由结果分析可知，所得规划方案在可再生能源出力波动时具有较强的适应能力。

最后，他们指出，本规划方法虽然较为保守，但对于孤岛运行的IES，这种保守性是有必要的。

以上研究成果发表在2021年《电工技术学报》增刊1，论文标题为“考虑不确定性的电-热-氢综合能源系统规划”，作者为侯慧、刘鹏等。