Modelling and metrics for optimal sizing of renewable power plants supplying green hydrogen generation systems

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

🔬研究者:Offers a modular, case-study-free modelling framework and a comprehensive set of performance metrics that can be extended for further research on integrated renewable-hydrogen systems.

🏢実務担当者:Provides plant designers with a tool to evaluate different system configurations and make informed decisions based on weighted performance criteria for green hydrogen projects.

🏛政策担当者:Supports policymakers in assessing the technical and economic feasibility of green hydrogen systems, aiding in the design of incentives and infrastructure planning.

本論文は、再生可能エネルギーを動力源とする水素生成・貯蔵施設の長期分析と設計のためのモジュール式モデリング手法を提示し、発電システムと水素システムの両方の構成要素を包含する。提案モデルは、異なる規模の太陽光および風力エネルギー資源、異なるバッテリーエネルギー貯蔵システム、バックアップ電源（必要な場合）、および主要な水素システムモジュールを電力需要計算に統合するために使用できる。本論文の新規性の一部として、提案するモデリング手法はモジュール式かつケーススタディ非依存であり、多様なケーススタディへの一般化が可能である。モデリング手法の拡張性は、システムのモデリングに必要なすべてのモジュールに対する統一モデリングフレームワークを提示することで強化される。本論文の2番目の主要な貢献として、システム構成要素の最適な規模決定を支援する多目的最適化フレームワークを支える包括的な性能指標セットが提案される。指標は異なる技術的および経済的側面に焦点を当てているが、水素システムの総エネルギー要件に対する系統電力の割合などの一部の指標を用いて環境問題もカバーできる。提案されたモデリングおよび規模決定手法の両方により、再生可能エネルギー発電所の設計者は異なる構成を評価し、重み付けされた性能基準に基づいて情報に基づく決定を下すことができる。提案モデルと規模決定問題は、英国における実現可能性調査としてのケーススタディのために、MATLABのEditorとSimulinkを組み合わせた環境で実装され、1 MWの電解槽を含む再生可能エネルギー供給型水素システムを運用する。代表的なケーススタディのシミュレーション結果は、電力プロファイルなどの主要な出力プロファイルと、水素需要の充足や水素の均等化コストなどの二次的な出力を通じて、モデルの挙動とその信頼性を検証する。提案されたモデリングおよび最適化手法は、より多くの技術データや異なる負荷需要（例えば、水素・熱・電力を組み合わせたもの）を持つケーススタディに容易に拡張できる。

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 paper presents a modular modelling approach for long-term analysis and design of renewable-powered hydrogen generation and storage facilities, encompassing both power generation and hydrogen system components. The proposed model can be used to integrate different sizes of solar and wind energy resources, different battery energy storage systems, a backup power source (if required), and main hydrogen system modules in power demand calculations. As a part of the paper’s novelty, the proposed modelling approach is modular and case study-free, which allows for generalisation to a variety of case studies. The expandability of the modelling method is strengthened by presenting a unified modelling framework for all modules required in modelling the system. As the second main paper’s contribution, a comprehensive set of performance metrics is proposed to support a multi-objective optimisation framework for optimal sizing of system components. Although the metrics focus on different technical and economic aspects, environmental issues can be covered using some metrics, like the grid share of total energy requirements for the hydrogen system. Both proposed modelling and sizing methods enable renewable power plant designers to evaluate different configurations and make informed decisions based on weighted performance criteria. The proposed model and sizing problem are implemented in a combined Editor and Simulink environment in MATLAB for a case study as a real feasibility study in the UK to operate a renewable-supplied hydrogen system, including a 1 MW electrolyser. Simulation results for the representative case study validate the model’s behaviour and its reliability through various primary output profiles, e.g., power profiles, and secondary outputs, e.g., met hydrogen demand and levelised cost of hydrogen. The proposed modelling and optimisation methods can easily be expanded for case studies with more technical data or different load demands, e.g., combined hydrogen, heat, and power.

• semanticscholar https://www.nature.com/articles/s41598-026-36987-0_reference.pdffirst seen 2026-05-15 19:28:33 · last seen 2026-08-11 05:02:01