Optimized Operation of Integrated Energy System Considering Dynamic Hydrogen/Ammonia Co-Firing and Power to Gas （P2G）-Carbon Capture and Storage （CCS） Coupling

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🔬研究者:エネルギーシステム最適化と水素・アンモニア混焼のモデル化手法を提供。

🏢実務担当者:統合エネルギーシステムの運用計画において、動的混焼戦略と炭素取引を活用する実践的指針となる。

🏛政策担当者:段階的炭素取引と水素・アンモニア混焼の組み合わせが経済性と脱炭素に効果的であることを示す政策エビデンス。

[目的] 風力や太陽光などの再生可能エネルギー源の顕著な逆ピーク調整特性は、低負荷期間中の大規模な出力抑制を引き起こし、統合エネルギーシステム（IES）の経済的かつ低炭素な運転に悪影響を及ぼす。水素とアンモニアは、そのゼロカーボンかつ高エネルギー密度の特性により、IESに統合された場合、エネルギー転換を促進する上で大きな意義を持つ。排出削減と経済性向上におけるそれらの利点を最大限に活用するため、本研究は最適運用スケジューリングモデルの開発を目的とする。[方法] 本論文は、水素とアンモニアの動的混焼を組み込み、power-to-gas（P2G）と炭素回収・貯留（CCS）を結合したIESの最適運用スケジューリングモデルを提案する。P2G、power-to-ammonia（P2A）、電気ボイラー、およびエネルギー貯蔵システムを含む機器モデルが構築される。P2Gによって生成された水素はエネルギーリンクとして機能し、ガスタービンによる水素混焼と石炭火力ユニットによるアンモニア混焼を可能にする。さらに、炭素排出削減の柔軟性を高めるために、段階的炭素取引メカニズムが導入される。総運用コストの最小化を目標とし、異なる水素/アンモニア混焼比がシステムの経済性と炭素排出量に与える影響が分析される。[結果] シミュレーション結果は、P2G-CCS結合と固定20%の水素/アンモニア混焼比の組み合わせが、総運用コストと炭素排出量を最小化することを示している。動的混焼比を採用することで、総コストはさらに11.65%削減され、炭素排出量は33.63トン削減される。[結論] 段階的炭素取引メカニズムと動的水素/アンモニア混焼戦略の組み合わせは、IESの経済性と低炭素性能の両方を効果的に向上させることができ、その最適運用スケジューリングに対する実行可能な解決策を提供する。

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。

[Objective] The significant anti-peak regulation characteristics of renewable energy sources like wind and solar power lead to large-scale curtailment during low-load periods， which is detrimental to the economic and low-carbon operation of integrated energy systems （IES）. Hydrogen and ammonia， with their zero-carbon and high-energy-density features， hold great significance for promoting the energy transition when integrated into IES. To fully leverage their advantages in reducing emissions and enhancing economic performance， this study aims to develop an optimal scheduling model. [Methods] This paper proposes an optimal scheduling model for an IES that incorporates dynamic co-firing of hydrogen and ammonia， and couples power-to-gas （P2G） with carbon capture and storage （CCS）. Equipment models， including P2G， power-to-ammonia （P2A）， electric boilers， and energy storage systems， are constructed. The hydrogen produced by P2G serves as an energy link， enabling gas turbines to co-fire hydrogen and coal-fired units to co-fire ammonia. Furthermore， a tiered carbon trading mechanism is introduced to enhance the flexibility of carbon emission reduction. Targeting at minimizing the total operating cost， an analysis is made on the impact of different hydrogen/ammonia co-firing ratios on the system's economy and carbon emissions. [Results] Simulation results indicate that the P2G-CCS coupling combined with a fixed 20% hydrogen/ammonia co-firing ratio minimizes the total operating cost and carbon emissions. Adopting a dynamic co-firing ratio further reduces the total cost by 11.65% and carbon emissions by 33.63 tons. [Conclusions] The tiered carbon trading mechanism combined with a dynamic hydrogen/ammonia co-firing strategy can effectively enhance both the economic and low-carbon performance of the IES， providing a viable solution for its optimal scheduling.

• openalex https://doaj.org/article/64f1522da0774b3aa6360d1f53fb119efirst seen 2026-05-17 06:48:38 · last seen 2026-06-15 05:16:00