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Robust optimization of a decarbonized integrated energy system with hydrogen generation considering the impacts of carbon capture strategy

脱炭素化された統合エネルギーシステムの水素生成を考慮したロバスト最適化：炭素回収戦略の影響の考察 (AI 翻訳)

Kun Song, Wenbo Gu, Naixin Zhao, Zipeng Zheng

Journal of Renewable and Sustainable Energy📚 査読済 / ジャーナル2026-01-01#CCUS
DOI: 10.1063/5.0311980
原典: https://doi.org/10.1063/5.0311980

🤖 gxceed AI 要約

日本語

本研究は、炭素回収戦略の不確実性を考慮した統合エネルギーシステム（IES）の二段階ロバスト最適計画モデルを提案する。異なる二つの炭素回収戦略を比較し、グレー、ブルー、グリーン水素を含む六つのシナリオを評価した結果、戦略2（総量マッチング）が優れ、純グリーン水素シナリオは物理的に実現不可能であり、ブルー水素が最も堅牢なトレードオフを提供することが示された。

English

This study proposes a two-stage robust optimal planning model for a decarbonized integrated energy system considering carbon capture uncertainties. Two carbon capture strategies and six hydrogen pathways are evaluated. Results show that Strategy 2 (total amount matching) outperforms, pure green hydrogen is infeasible due to winter energy droughts, and the blue hydrogen pathway offers the best trade-off between deep decarbonization and economic feasibility.

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

📝 gxceed 編集解説 — Why this matters

日本のGX文脈において

本論文は、CCSと水素を統合したIESの最適化手法を提供しており、日本のGX政策におけるエネルギーシステム設計や、2030年の排出削減目標達成に向けた技術的知見に貢献する。

In the global GX context

This study provides a robust optimization framework for planning decarbonized integrated energy systems with CCS and hydrogen, relevant to global energy transition planning and the design of future low-carbon grids.

👥 読者別の含意

🔬研究者:The C&CG algorithm and comparison of carbon capture strategies offer methodological insights for energy system optimization under uncertainty.

🏢実務担当者:Results on heat storage operation and hydrogen pathway feasibility inform practical system design and investment decisions.

🏛政策担当者:The infeasibility of pure green hydrogen under current conditions suggests the need for stable power sources or hybrid pathways in policy planning.

📄 抄録（日本語訳）

統合エネルギーシステム（IES）はカーボンニュートラル達成の鍵となるが、炭素回収プロセスの不確実性は依然として計画上の重大な課題である。この課題に対処するため、本研究は脱炭素化されたIESに対する2段階ロバスト最適計画モデルを提案し、列・制約生成（C&CG）アルゴリズムにより求解する。本モデルは、2つの異なる炭素回収戦略を独自に比較し、再生可能エネルギーの変動を緩和するための論理ベースの蓄熱運用戦略を統合する。さらに、グレー、ブルー、グリーン水素経路を表す6つのシナリオを、分析ネットワークプロセス（ANP）を用いて体系的に評価する。結果は以下を示す：（1）戦略2（総量マッチング）は戦略1（リアルタイムマッチング）より優れており、系統ピーク需要と総コストを削減する有意な柔軟負荷マージンを創出する；（2）純グリーン水素シナリオは、冬季のエネルギー不足により現在の条件下では物理的に実行不可能と特定され、安定した電源の必要性が強調される；（3）ANP評価により、シナリオ1（ブルー水素経路）が最高の総合スコアを達成し、深い脱炭素化と経済的実現可能性の間で最も堅牢なトレードオフを提供することが確認される。

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。

📄 Abstract（原文）

Integrated energy systems (IES) are pivotal for achieving carbon neutrality, yet the uncertainty of carbon capture processes remains a critical planning challenge. To address this, this study proposes a two-stage robust optimal planning model for a decarbonized IES, solved via the column-and-constraint generation (C&CG) algorithm. The model uniquely compares two distinct carbon capture strategies and integrates a logic-based heat storage operation strategy to mitigate renewable fluctuations. Furthermore, six scenarios representing gray, blue, and green hydrogen pathways are systematically evaluated using the analytic network process (ANP). The results demonstrate that: (1) Strategy 2 (total amount matching) outperforms Strategy 1 (real-time matching), creating a significant flexible load margin that reduces grid peak demand and total costs; (2) pure green hydrogen scenarios are identified as physically infeasible under current conditions due to winter energy droughts, highlighting the necessity of stable power sources; (3) the ANP evaluation confirms that Scenario 1 (the blue hydrogen pathway) achieves the highest comprehensive score, offering the most robust trade-off between deep decarbonization and economic feasibility.

🔗 Provenance — このレコードを発見したソース

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gxceed は公開メタデータに基づく研究支援データセットです。要約・翻訳・解説は AI 支援で生成されています。 最終的な解釈・検証は利用者が原典資料に基づいて行うことを前提とします。