林 今

西南交通大学电气工程学院

摘要(Abstract)：

新型电力系统与多能互补综合能源系统具备源荷双侧强随机波动、多能量形态深度耦合、供需时空错配显著的典型特征，传统以运行成本最小化为核心的经济调度范式，仅聚焦系统货币成本最优，忽略多能转化过程不可逆熵产与能量品位降级问题，易造成高品位清洁能源低效利用、多能耦合损耗放大、系统热力学能效劣化等隐性问题，难以适配零碳能源体系高效运行的核心需求。氢储能具备跨季节、跨时段、跨载体的能量存储与转运能力，可实现电、热、气多品类能源的双向耦合与等价置换，具备典型的“能量货币”属性，是破解多能系统供需错配、平抑波动损耗、优化能量梯级利用的核心载体。本文以多能互补综合能源系统为研究对象，系统阐释氢储能的能量货币核心内涵与系统协同价值，厘清多能耦合转化过程的熵增本质与能效损耗机理，构建从传统经济成本最小化到热力学熵增最小化的调度范式转换逻辑。基于能量流与熵流耦合理论，剖析电-氢-热多能转化㶲损分布、全链条熵产特征与氢储能跨周期品位补偿机制，揭示多能系统熵增演化的核心规律。在此基础上，建立热力学第二定律约束下的系统熵增速率最小化目标函数，耦合氢储能荷电状态约束、电力负荷响应约束与多能供需平衡约束，构建熵增最小化与运行经济性协同权衡的多目标调度框架，形成完善的氢储能参与多能互补系统的最优调度理论体系。研究突破了传统经济调度重成本、轻能效、忽略不可逆热力学损耗的理论短板，通过发挥氢储能能量货币的等价置换与品位调控能力，实现多能系统不可逆熵产的全局最小化，为综合能源系统高效、低碳、精细化调度提供全新的理论支撑与技术思路。

关键词(KeyWords)：多能互补系统；氢储能；能量货币；熵增最小化；最优调度；多能耦合；热力学能效

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