Optimal Scheduling of Weak-Grid Green Ammonia Systems Based on ALK–PEM Electrolyzer Coordination

Unofficial AI-generated summary based on the public title and abstract. Not an official translation.

🔬研究者:Provides a detailed optimization framework for ALK-PEM electrolyzer scheduling in green ammonia systems, which can be extended to other power-to-X applications.

🏢実務担当者:Offers operational insights for plant operators on electrolyzer dispatch, hydrogen storage, and grid interaction to minimize costs and curtailment.

🏛政策担当者:Illustrates technology pathways for integrating variable renewables into industrial chemical production, supporting national hydrogen strategies.

グリーンアンモニアシステムは、変動する再生可能電力を輸送可能な化学製品に変換するための重要な経路を提供する。再生可能電力の変動性、不均質な電解槽の動特性、水素貯蔵の制約、および弱い系統条件下での連続的なアンモニア合成という複合的な課題に対処するため、本論文は、ALK–PEMハイブリッド電解槽の協調および起動・停止特性を考慮した混合整数線形計画法によるスケジューリングモデルを開発する。本モデルは、2日間の期間にわたって15分の時間分解能を使用し、再生可能電力供給、系統電力購入、電気分解、水素貯蔵、および柔軟なアンモニア合成を統合フレームワークに組み込む。ALKおよびPEM電解槽の停止、ホットスタンバイ、および運転状態を明示的に表現する。ケーススタディの結果は、高再生可能資源シナリオにおいて、アンモニア生産量が494.93 tに達し、出力抑制率が3.23%、系統電力割合が0.68%となり、強い再生可能エネルギー変換能力を示すことを示している。低再生可能資源シナリオでは、アンモニア生産量は180.09 tに減少し、系統電力割合は40%に増加し、運転優先順位が連続生産の維持と安全な水素インベントリの確保に移行することを示している。ALKの水素生産割合は、高資源シナリオの93.96%から低資源シナリオの75.66%に減少し、一方PEMの割合は6.04%から24.34%に増加する。これは、ALKが豊富な再生可能資源条件下での大規模ベースロード水素生産を主に担い、PEMが再生可能資源が限られ、より変動が大きい場合に高速補償と限界調整を提供することを示している。結果は、ALKベースロード生産、PEM高速調整、水素貯蔵バッファリング、およびプラットフォーム型の柔軟なアンモニア運転が、研究対象の弱い系統グリーンアンモニアシステムにおける主要な柔軟性源を共同で提供することを実証している。

AI 翻訳（deepseek-v4-flash）。 正確を期す場合は下の原文を参照してください。

Green ammonia systems provide an important pathway for converting fluctuating renewable electricity into transportable chemical products. To address the coupled challenges of renewable power variability, heterogeneous electrolyzer dynamics, hydrogen storage constraints, and continuous ammonia synthesis under weak-grid conditions, this paper develops a mixed-integer linear programming scheduling model considering the coordination and start–stop characteristics of ALK–PEM hybrid electrolyzers. The model uses a 15 min resolution over a two-day horizon and integrates renewable power supply, grid electricity purchase, electrolysis, hydrogen storage, and flexible ammonia synthesis in a unified framework. The off, hot-standby, and running states of ALK and PEM electrolyzers are explicitly represented. The case results show that, under the high-renewable-resource scenario, ammonia production reaches 494.93 t, with a curtailment ratio of 3.23% and a grid electricity share of 0.68%, indicating strong renewable-energy conversion capability. Under the low-renewable-resource scenario, ammonia production decreases to 180.09 t and the grid electricity share increases to 40%, showing that the operating priority shifts to maintaining continuous production and safe hydrogen inventory. The ALK hydrogen production share decreases from 93.96% in the high-resource scenario to 75.66% in the low-resource scenario, while the PEM share increases from 6.04% to 24.34%. This indicates that ALK mainly supports large-scale base-load hydrogen production under abundant renewable resources, whereas PEM provides fast compensation and marginal regulation when renewable resources are limited and more volatile. The results demonstrate that ALK base-load production, PEM fast regulation, hydrogen storage buffering, and platform-like flexible ammonia operation jointly provide the main flexibility sources in the studied weak-grid green ammonia system.

• semanticscholar https://doi.org/10.3390/en19122807first seen 2026-06-16 05:11:58 · last seen 2026-06-30 05:41:59