多区域电氢综合能源系统充分利用不同区域间电、氢能量交互潜力，提升系统供能可靠性，具有重要的理论研究价值和工程应用前景。现有电氢综合能源系统可靠性评估方法忽略了区域间能量交互对可靠性水平的影响，未明晰氢燃料电池汽车和氢气长管拖车等灵活调度资源的协同运行机理，缺乏区域间能量交互水平及其对系统供能可靠性提升水平的量化评估指标。

重庆大学研究人员探索了区域间氢能交互通道与区域内供氢网灵活调度资源的协调配合机理，提出了多区域电氢综合能源系统的协同运行机制和模型，建立了计及氢能交互的多区域电氢综合能源系统最优负荷削减模型，以及多区域电氢综合能源系统可靠性评估方法，科学量化氢能交互对系统供能可靠性的影响。

研究背景

多区域电氢综合能源系统(Multi-Region Electricity-Hydrogen Integrated Energy Systems, MR-EH-IESs)能够充分发挥区域间氢能交互通道和区域内供氢网低碳、灵活运行等优势，被认为是实现能源系统绿色低碳转型的关键路径之一。MR-EH-IESs可靠性评估可为区域间供电网、供氢网的规划建设和安全运行等提供科学的理论支撑与决策依据，有效指导氢能有序、健康发展。

论文所解决的问题及意义

MR-EH-IESs涉及联络线电量交互、供氢网灵活运行和氢气长管拖车(Hydrogen Tube Trailer, HTT)能量交互，而现有的MR-EH-IESs运行机制无法计及区域间供氢网灵活运行机制、需求侧响应策略和跨区域氢能交互特征。并且现有可靠性评估中的最优负荷削减模型无法考虑跨区域能量交互及多区域能量协同机制，难以对故障场景下MR-EH-IESs负荷削减状态进行分析。

此外，现有的可靠性评估指标中，尚缺乏区域间能量交互供能可靠性评估指标，无法有效量化MR-EH-IESs中区域间能量交互水平及其对系统供能可靠性的提升作用。因此，如何构建氢能交互下MR-EH-IESs协同运行机制及运行模型、建立其最优负荷削减模型、准确量化MR-EH-IESs的可靠供能水平成为MR-EH-IESs可靠性评估方法亟待解决的关键难题。

论文方法及创新点

首先，在协同运行机制方面，剖析氢燃料电池汽车和氢气长管拖车等灵活调度资源的协同运行机理，考虑区域间供氢网灵活运行机制（包括需求响应策略和H2G机制）以及跨区域氢能交互特征，基于此建立了区域内供氢网灵活调度模型与区域间氢能交互模型。

其次，以MR-EH-IESs总运行成本最小为目标，综合考虑区域内的供氢网灵活运行约束、异质能量流约束和设备运行约束，以及区域间的氢能交互约束和电能交互约束建立了计及氢能交互的MR-EH-IESs最优负荷削减模型。

最后，从区域间能量交互水平及其对系统供能可靠性水平的提升作用角度出发，建立了MR-EH-IESs可靠性评估指标体系，量化了氢能交互对系统供能可靠性水平的提升作用。此外，基于马尔科夫链蒙特卡洛法，建立了MR-EH-IESs可靠性评估方法。

图1 EH-IESs结构示意图

图2 MR-EH-IESs结构示意图

仿真结果表明，本文所提方法能够充分利用不同区域供能资源和用能需求的差异特性，并且通过区域间氢能交互通道与区域内供氢网灵活运行机制的协调配合，有效提升MR-EH-IESs的供能可靠性水平和降低MR-EH-IESs的总运行成本。

表1 不同仿真方案下MR-EH-IESs的可靠性评估指标

此外，通过设置不同的单位氢负荷削减惩罚成本和不同的区域间HTT容量进一步探究氢能交互对MR-EH-IESs可靠性的影响，从仿真结果可以看出：合理设置单位氢负荷削减惩罚成本有利于保障MR-EH-IESs的可靠性水平和经济运行水平；增加区域间HTT的容量对提升MR-EH-IESs可靠性具有一定的积极作用，但受限于各区域的供用能情况。

图3 不同单位氢负荷削减惩罚成本下系统的缺供能量期望和运行总成本

图4 不同区域间HTT容量下MR-EH-IESs的可靠性水平

结论

本文提出了MR-EH-IESs协同运行机制及运行模型，建立了计及氢能交互的MR-EH-IESs最优负荷削减模型，构建了MR-EH-IESs可靠性评估指标体系，并对系统进行可靠性评估。通过仿真分析验证了所提方法的正确性和有效性，所提策略能充分挖掘、利用区域间的氢能交互，有效提升系统供能可靠性水平。

团队介绍

任洲洋,副教授，博士生导师，研究方向为电氢综合能源系统、电力系统概率分析与人工智能。承担国家级、省部级及横向项目30余项，发表高水平SCI/EI论文90余篇（含ESI高被引论文1篇），申请/授权国家发明专利60余项，成功研发新能源智能预测系统、主配变负载智能监控与预警系统、新型电力系统供需平衡智慧决策系统，应用于多省/地电网，经济效益数亿元。先后担任IEEE Trans. on Smart Grid、IEEE Trans. on Sustainable Energy、Applied Energy等6本国际知名SCI期刊编委会成员，获省部级奖励3项，入选重庆英才-青年拔尖人才计划，获IEEE Trans. on Sustainable Energy Outstanding Associate Editor等荣誉。

蒙军,硕士研究生，研究方向为电氢综合能源系统可靠性。

王皓,硕士研究生，研究方向为电氢综合能源系统可靠性。

本工作成果发表在2024年第16期《电工技术学报》，论文标题为“氢能交互下的多区域电氢综合能源系统可靠性提升策略“。本课题得到国家自然科学基金的支持。