Scheduling Multiple Industrial Electrolyzers in Renewable P2H Systems: A Coordinated Active-Reactive Power Management Method

交流电源 计算机科学 可再生能源 电力系统 能量载体 工程类 电压 功率(物理) 电气工程 物理 量子力学
作者
Yangjun Zeng,Yiwei Qiu,Jie Zhu,Shi Chen,Buxiang Zhou,Jiarong Li,Bosen Yang,Jin Lin
出处
期刊:IEEE Transactions on Sustainable Energy [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:16 (1): 201-215 被引量:5
标识
DOI:10.1109/tste.2024.3450503
摘要

Utility-scale renewable power-to-hydrogen (ReP2H) systems typically consist of multiple electrolyzers (ELZs), many of which are powered by thyristor rectifiers (TRs). A TR-powered ELZ has a nonlinear and nondecouplable relation between its active and reactive loads. The on-off switching and load allocation across multiple ELZs impact the efficiency of P2H energy conversion and the active and reactive power flows in the electrical network. Improper scheduling may result in an excessive reactive load from the hydrogen plant, causing voltage violations and increased network losses, which compromise both safety and profitability. To address these issues, this paper first explores the tradeoffs between the energy efficiency and reactive loads of ELZs. Then, we propose a joint active-reactive power management method to coordinate the loads and thermal properties of the ELZs, renewables, energy storage, and var compensation to improve the overall productivity and profitability. Mixed-integer second-order cone programming (MISOCP) is established to achieve these goals, and a decomposition algorithm enables its applicability in large-scale systems. Case studies show that the proposed method, at best, increases the hydrogen yield by 2.49% while reducing network losses by 3.12% compared to the state-of-the-art strategies based on wind and solar power data from Inner Mongolia, China. The optimal var resource configuration for ReP2H systems is also briefly discussed.
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