2026年电工杯数学建模竞赛A题完整论文摘要随着” 双碳” 战略深入推进新能源消纳难的问题日益凸显绿电直连型电氢氨园区成为解决新能源就近消纳和化工行业深度脱碳的重要路径。本文针对绿电直连型电氢氨园区的优化运行问题基于风电 40MW、光伏 64MW、电解制氢及合成氨设备等数据系统研究了园区运行指标分析、制氨调节优化、离网储能配置及政策建议。对于问题一,针对典型风光场景下的运行指标分析问题采用功率平衡模型和直接核算法。首先将标幺功率曲线转换为有名值接着根据功率平衡计算购售电功率和电量最后计算绿电直连三项指标和吨氨成本。结果表明自发自用率仅为 28.16%不满足 60% 要求绿电比例为 69.21%满足 30% 要求上网比例高达 35.92%不满足 20% 要求吨氨成本为 2654.67 元/吨。对于问题二,针对离散制氨调节的运行优化问题采用混合整数规划方法对 5 种产量水平72 至 36 吨/日进行最优生产时段选择。首先计算各时段增量成本接着选取成本最低的时段组合最后统计分析 24 种风光场景下的绿电指标和吨氨成本分布。结果表明产量 72 吨/日时绿电指标全满足率达 75%吨氨成本 5515 元/吨产量 36 吨/日时吨氨成本最低为 1524 元/吨但绿电指标全不满足。对于问题三,针对连续制氨调节的运行分析问题采用混合整数线性规划MILP建立功率连续可调的优化模型。首先引入二元变量实现购售电互斥和半连续约束接着对 24 种场景进行最优功率调度求解最后与问题二离散调节结果进行对比。结果表明连续调节使吨氨成本降低 2.3% 至 10.7%绿电指标均有改善全年吨氨成本从离散的 2826 至 5515 元/吨降至连续调节的 2523 至 5515 元/吨。对于问题四,针对离网运行分析与储能配置问题采用以最大化制氨产量为目标的优化模型。首先在无储能条件下分析 24 种场景的制氨产量接着针对最大弃电场景配置 177.3MWh 储能容量最后对比离网与联网的经济性。结果表明离网无储能年均产能利用率仅 39.9%配置储能后全年制氨总量从 8613.9 吨增至 10526.6 吨离网含储能吨氨成本为 3342.41 元/吨低于联网的 5515.00 元/吨。最后本文研究为绿电直连型电氢氨园区的规划设计和运行优化提供了系统的方法支持和定量参考所建立的优化模型具有良好的适应性和可扩展性。关键词 绿电直连电氢氨园区功率平衡混合整数规划离散制氨调节连续制氨调节离网运行储能配置成品论文视频讲解https://www.bilibili.com/video/BV1CWGa6FENa/https://www.bilibili.com/video/BV1CWGa6FENa/《2026电工杯数学建模竞赛论文、代码数据获取》https://www.yuque.com/yuqueyonghufymzmc/soi2fz/zvgepkdv8g79fnug?singleDoc#https://www.yuque.com/yuqueyonghufymzmc/soi2fz/zvgepkdv8g79fnug?singleDoc#2026电工杯数学建模竞赛A、B完整助攻资料链接:https://pan.baidu.com/s/1EhPCxEzb483WQkZGl579MQhttps://pan.baidu.com/s/1EhPCxEzb483WQkZGl579MQ提取码: 2628目录一、 引言 1问题背景 1研究意义 1问题重述 1研究思路 2二、 总体分析 2三、 模型假设 2四、 符号说明 3五、 模型的建立与求解 4问题一的模型的建立和求解 4具体分析 4模型准备 5模型建立 5模型求解 6问题二的模型的建立和求解 8具体分析 8模型建立 9模型求解 9问题三的模型的建立和求解 12具体分析 12模型建立 12模型求解 13问题四的模型的建立和求解 15具体分析 15模型建立 15模型求解 16问题五的分析与政策建议 19具体分析 19高比例绿电接入对电力系统的影响分析 20政策建议 20六、 模型检验与分析 21灵敏度分析 21连续调节与离散调节对比检验 2224 场景覆盖度分析 22七、 模型的评价 23模型的优点 23模型的缺点 23八、 模型的改进与推广 23模型的改进 23模型的推广 24一、 引言问题背景在全球应对气候变化和推进能源转型的大背景下” 碳达峰、碳中和” 已成为世界各国的发展共识。中国作为全球最大的能源消费国和碳排放国正积极推进能源结构转型大力发展风电、光伏等可再生能源。然而新能源发电具有强随机性和波动性大规模并网消纳面临严峻挑战弃风弃光现象在部分地区仍然突出。如何有效促进新能源的就近消纳减少对公共电网的冲击成为能源领域亟待解决的关键问题。绿电直连项目作为探索新能源就近消纳的创新模式近年来受到政策层面和产业界的高度关注。国家发展改革委、国家能源局发布的《关于有序推动绿电直连发展有关事项的通知》对绿电直连项目的新能源自发自用电量占比、绿电比例、上网电量比例等关键指标提出了明确要求。这一政策框架为绿电直连园区的规划建设和运行管理提供了制度依据也对园区的优化运行提出了更高的技术要求。与此同时氨作为重要的化工原料和潜在的绿色能源载体相较于氢气具有储运方便、基础设施完善的显著优势。将绿电制氢与制氨相结合构建” 绿电—绿氢—绿氨” 一体化园区既能解决新能源消纳问题又能推动化工行业的深度脱碳具有重要的工程应用价值和理论研究意义。然而这类园区的优化运行涉及风电、光伏、电解制氢、合成氨、电储能及电网交互等多个环节其功率平衡、成本优化和设备调度等问题具有高度复杂性亟需系统化的建模与求解方法。研究意义本研究的社会意义在于通过对绿电直连型电氢氨园区的系统优化运行分析为工业园区的绿色低碳转型提供了技术方案和决策参考有助于推动新能源与化工产业的融合发展促进能源消费侧的清洁替代和节能减排。科研意义在于本研究建立了涵盖功率平衡、混合整数规划、储能配置等多层次递进的数学模型体系将绿电直连指标约束、制氨调节方式离散与连续和离网运行条件纳入统一优化框架为同类多能互补系统的优化研究提供了方法借鉴和理论参考。问题重述问题1在典型风光出力场景下计算园区的购售电功率曲线和绿电直连三项指标判断指标是否满足政策要求。问题2基于离散制氨调节装置只有全额开机和停机两种状态在 5 种产量水平下优化生产时段安排并分析 24 种风光场景下的全年统计特征。问题3基于连续制氨调节装置功率在 10% 至 100% 间连续可调优化 24 种场景下的功率调度方案并与离散调节结果对比分析。问题4在离网运行条件下分析无储能和有储能两种情况下的制氨产量和吨氨成本估算园区能源自治所需的最小风光1装机容量对比离网和联网的经济性。问题5分析绿电园区容量渗透率提高对电力系统的影响提出推动绿电直连园区发展的政策建议。研究思路本文按照从静态分析到动态优化、从并网到离网、从无储能到有储能的递进逻辑展开研究。针对问题一本文建立了功率平衡模型直接核算运行指标针对问题二建立了离散制氨调节的增量成本优化模型确定最优生产时段针对问题三建立了连续制氨调节的混合整数线性规划模型实现功率最优调度针对问题四建立了离网运行的最大化制氨产量优化模型和储能配置方案针对问题五基于定量结果进行了定性政策分析。具体分析流程如图1所示。二、 总体分析本题的研究对象是一个包含风电、光伏、电解制氢、合成氨及常规负荷的绿电直连型电氢氨园区各问题之间呈现明显的递进关系。问题一作为基础分析层建立了功率平衡和指标核算的基本模型为后续问题提供了数据预处理结果和基准参考。问题二和问题三作为核心优化层分别从离散和连续两种制氨调节方式出发探索不同产量水平下的最优运行方案揭示了不同调节方式对绿电指标和吨氨成本的影响规律。问题四作为进阶扩展层将研究场景从并网延伸至离网运行引入储能配置优化讨论了园区能源自治的可行性和经济性。问题五作为政策延伸层将定量分析结果上升为系统性政策思考。整体而言各问题在输入数据上共享相同的设备参数和风光数据基础在分析方法上从简单核算逐步过渡到混合整数规划和储能动态优化在输出结果上逐层深化对园区运行机理和优化潜力的认识。问题总体分析流程如图1所示。三、 模型假设为简化问题并明确模型的适用范围本文做出以下假设假设1园区内功率损耗忽略不计所有电能传输和转换过程无损耗。假设2电解槽与合成氨装置每日满负荷连续运行时效率恒定不随负载率变化。假设3风电和光伏的出力在 1 小时内为恒定值取该小时的平均功率运行分析时段为 1 小时。假设4电解槽功率在ALKEL 和PEMEL 之间按额定比例分配未考虑两种电解槽之间的调度优化。2图1问题分析总体流程图假设5储能系统充放电效率恒定自损耗率恒定不考虑储能老化对性能的影响。四、 符号说明本文使用的主要符号及其含义如表1所示。表1符号说明符号说明Pw(t)Ppv(t)Pload(t)PelecPnh3Pbuy(t)Psell(t)EgenEuseEbuyEsellη1时段t的风电功率MW时段t的光伏功率MW时段t的常规电负荷功率MW电解槽总功率MW合成氨装置功率MW时段t的购电功率MW时段t的售电功率MW日新能源发电量MWh日园区总用电量MWh日网购电量MWh日上网电量MWh新能源自发自用电量占总可用发电量比例%η2η3Celec(t)cwcpvxtα(t)总用电量绿电比例% 新能源上网电量比例%时段t的分时电价元/kWh风电度电成本元/kWh光伏度电成本元/kWh离散制氨时段的 0-1 决策变量时段t的电解槽功率负荷率Pch(t)Pdis(t)SOC(t)时段t的储能充电功率MW时段t的储能放电功率MW储能系统荷电状态MWhPcurt(t)时段t的弃电功率MW五、 模型的建立与求解问题一的模型的建立和求解具体分析问题一要求基于典型风光出力场景在电解槽与合成氨装置每日满负荷连续运行且不计功率损耗的假设下计算园区的运行指标。该问题属于指标核算类问题输入数据为附件 1 的典型日常规电负荷标幺功率曲线和附件 2 的典型日风电、光伏标幺功率曲线需要先将标幺值转换为有名值。园区总负荷由常规电负荷时变峰值 6MW、电解槽负荷ALKEL 10MW 加 PEMEL 10MW 共 20MW 恒定和合成氨负荷0.75MW恒定三部分构成。总发电为风电与光伏之和根据功率平衡原则发电大于负荷时余电上网不足时从电网购电。需要计算的指标包括三项绿电直连指标和吨氨成本。首先将各标幺功率曲线乘以其对应的额定值转换为有名值功率曲线接着根据功率平衡计算各时段的购电和售电功率然后计算日累计电量和三项绿电直连指标最后核算吨氨成本并判断指标达标情况
