Operational stability and energy management of a hydrogen-integrated island microgrid considering demand response and renewable curtailment

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

🔬研究者:Provides a comprehensive techno-economic model with dynamic stability and sensitivity analysis that can inform further research on hydrogen microgrids.

🏢実務担当者:Offers cost benchmarks and operational strategies for integrating hydrogen storage with renewables in remote or island settings.

🏛政策担当者:Demonstrates the feasibility and environmental benefits of hydrogen-assisted microgrids for off-grid electrification, supporting energy transition policies.

本研究は、再生可能エネルギー100%で水素を活用したハイブリッドマイクログリッドの技術経済性、環境性、および高度な運用評価を提示しており、オフグリッドの島嶼コミュニティへの信頼性の高い電化を目的として設計されている。提案システムは、太陽光発電、風力タービン、バイオガス発電機、燃料電池、電解槽、水素貯蔵タンク、およびバッテリーエネルギー貯蔵システムを統合し、変動する再生可能エネルギー条件下での長期的なエネルギー自立を確保する。最適な規模設定と運用計画の結果、エネルギーコストは競争力のある$0.0794/kWh、正味現在価値は$333,733となり、設備投資$197,608および年間運転コスト$9849によって支えられている。システムは、年間−42.7 kgの正味負の炭素排出を達成し、その優れた環境性能を強調している一方、水素の均等化コストは$6.77/kgと推定され、グリーン水素統合の経済的実現可能性を示している。従来の技術経済評価を超えて、システムの堅牢性を検証するための高度な分析が実施されている。動的な電圧および周波数応答評価により、再生可能エネルギーの間欠性と負荷変動下での安定した運用が確認されている。需要応答戦略により、年間19,802.40 kWhのエネルギー節約が達成され、運用効率が向上している。出力抑制分析により、水素統合が余剰再生可能エネルギーを1,971,487.15 kWh削減し、再生可能エネルギーの利用を大幅に改善することが明らかになっている。さらに、日射量、風速、バイオマス利用可能性、周囲温度、名目割引率、およびインフレ率を考慮した感度分析により、システムコストと性能に影響を与える主要パラメータが特定されている。これらの結果は総合的に、水素支援型ハイブリッドマイクログリッドが、遠隔島嶼部の電化に対して費用対効果が高く、安定した低炭素エネルギーソリューションを提供できることを示している。

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。

This study presents the techno-economic, environmental, and advanced operational assessment of a fully renewable, hydrogen-enabled hybrid microgrid designed for the reliable electrification of an off-grid island community. The proposed system integrates solar photovoltaic, wind turbine, biogas generator, fuel cell, electrolyzer, hydrogen storage tank, and battery energy storage system to ensure long-term energy autonomy under variable renewable conditions. Optimal sizing and dispatch results demonstrate a competitive cost of energy of $0.0794/kWh with a net present cost of $333 733, supported by a capital investment of $197 608 and an annual operating cost of $9849. The system achieves net negative carbon emissions of −42.7 kg/yr, highlighting its strong environmental performance, while the levelized cost of hydrogen is estimated at $6.77/kg, indicating the economic feasibility of green hydrogen integration. Beyond conventional techno-economic evaluation, advanced analyses are conducted to validate system robustness. Dynamic voltage and frequency response assessments confirm stable operation under renewable intermittency and load fluctuations. A demand response strategy yields annual energy savings of 19 802.40 kWh, enhancing operational efficiency. Curtailment analysis reveals that hydrogen integration reduces surplus renewable energy by 1 971 487.15 kWh, significantly improving renewable utilization. Furthermore, sensitivity analysis considering solar radiation, wind speed, biomass availability, ambient temperature, nominal discount rate, and inflation rate identifies key parameters influencing system cost and performance. The results collectively demonstrate that hydrogen-assisted hybrid microgrids can deliver cost-effective, stable, and low-carbon energy solutions for remote island electrification.

• semanticscholar https://doi.org/10.1063/5.0321743first seen 2026-05-15 19:40:53 · last seen 2026-08-11 05:02:30