風力発電の不確実性を考慮した、酸素富化燃焼と水素・アンモニア連携を統合したエネルギーシステムの最適スケジュール
Optimal Scheduling of an Integrated Energy System with Oxygen-Enriched Combustion and Hydrogen–Ammonia Coupling Considering Wind Power Uncertainty
本論文は、風力発電の不確実性下における統合エネルギーシステムの低炭素経済運用を改善するため、酸素富化燃焼と水素・アンモニア・炭素利用経路を連携させた最適スケジュールモデルを開発した。提案手法は、酸素富化燃焼、電解水素製造、メタン化、水素燃料電池、アンモニア合成、尿素合成、CO2回収利用、報酬・罰則型炭素取引、IGDTに基づく風力発電不確実性スケジュールを統合する。まず、総運用コストを最小化する決定論的スケジュールモデルを構築し、次に情報ギャップ意思決定理論(IGDT)を導入して風力発電の不確実性下でのリスク回避型および機会追求型スケジュール戦略を定式化する。シミュレーション結果によると、従来の石炭火力シナリオと比較して、総運用コストを8.03%、風力発電の廃棄コストを57.0%削減し、炭素排出量を17.7%削減した。水素・アンモニア・尿素チェーンは、約1568万元の尿素収益を生み出し、炭素資源利用を改善する。IGDT偏差係数0.03の場合、リスク回避戦略は運用ロバスト性を高めるために総運用コストを約1030万元増加させる一方、機会追求戦略は総運用コストを約1030万元削減し、炭素排出量を19.6トン減少させる。提案フレームワークは、統合エネルギーシステムの低炭素経済性、再生可能エネルギーの収容、炭素資源利用、風力発電の不確実性への適応性を向上させることができる。
- 酸素富化燃焼と水素・アンモニア・尿素連携を統合したエネルギーシステムの最適スケジュールモデルを開発。従来の石炭火力シナリオと比較し、総運用コスト8.03%削減、風力発電廃棄コスト57.0%削減、炭素排出量17.7%削減を達成。
- 水素・アンモニア・尿素チェーンにより約1568万元の尿素収益を創出し、炭素資源利用を改善。
- IGDT偏差係数0.03の場合、リスク回避戦略は総運用コスト約1030万元増加、機会追求戦略は約1030万元削減し炭素排出量を19.6トン削減。
本論文で提案された酸素富化燃焼と水素・アンモニア・尿素チェーンを統合したエネルギーシステム最適化モデルは、風力発電の不確実性下で総運用コスト8.03%削減、炭素排出量17.7%削減、風力廃棄コスト57%削減という具体的な成果を示しており、統合エネルギーシステムの低炭素経済運用における実用的な最適化手法として注目に値する。特にIGDTを用いたリスク回避・機会追求戦略の定式化は、再生可能エネルギー比率の高い電力システムの運用者や関連技術への投資判断において定量的な指標を提供する点で興味深い。ただし、本論文はシミュレーション研究であり、実システムでの実証や商用化段階にはないため、投資判断の直接的なトリガーとしては限定的である。