东北电力大学潘超科研团队：考虑电氢耦合的异质能流系统供需失衡响应与协同调控

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导语

双碳目标下，异质能流系统（HEFS）成为能源低碳转型重要载体。受新能源随机性、极端天气及设备故障影响，系统易出现源荷剧烈波动，诱发供需失衡，供电可靠性降低问题。

现有研究多聚焦于失衡风险评估预警，缺少适配电‑热‑氢复杂拓扑的交互调控手段；虽然氢储能具备良好灵活调节能力，但多数研究仅开展正常工况调度，对供需失衡风险场景下电氢耦合的协同作用、多能流互补机制挖掘不足，难以支撑风险工况下系统韧性提升。因此亟需建立面向失衡风险的异质能流协同调控手段。

论文所解决的问题及意义

针对高比例新能源异质能流系统受风光不确定性、负荷异常扰动引发的供需失衡难题，构建可量化的风险评估与电氢耦合协同调控体系，可综合提升系统抗扰动韧性、新能源消纳水平与低碳效益，为高新能源占比下区域综合能源系统应对供需失衡风险提供理论支撑与运行参考。弥补现有研究缺少风险场景下多能流协同调控手段的短板。

图1 考虑失衡风险因素的协同调控模型

论文方法及创新点

1、供需失衡评价方法区分非完全供能、非完全用能场景

风险场景划分以电能系统为主，其中包括风、光的缺失及多种电网关键负荷的切除。利用供需失衡评价指标评估HEFS供需失衡风险，划分结果见表1。

表1 供需失衡量/指标

2、考虑失衡风险指标的多目标协同调控

研究协同调控模型对风险场景下HEFS运行成本、风光消纳、风险碳排的改善效果，获取各风险场景调控运行方案。结合图2指标时序分布，分析电氢耦合对系统稳定性、韧性及灵活性的影响。

表2 各场景系统响应与协同运行方案

图2 各场景指标时序分布

3、电氢耦合对系统低碳运行的作用路径

研究电氢耦合对系统供需失衡响应的协同调控和多能联供的碳排效果，描述电氢耦合参与多能流响应的协同过程。

图3 典型节点负荷碳排放量

结论

1）通过供需失衡评价指标实现风险量化与场景划分，依托电氢耦合参与异质能流交互，可削弱不确定性扰动影响，提升系统抗干扰韧性。

2）所建协同调控模型可优化综合调控效益，电氢耦合能够缓解源荷失衡、增加调节裕度，增强多能联供系统风险抵御能力。

3）多能联供碳流足迹可刻画电氢耦合的多能协同响应过程，为失衡风险下系统调控提供决策支撑。

团队介绍

现代电力系统仿真控制与绿色电能新技术教育部重点实验室（东北电力大学）围绕“碳达峰、碳中和”国家重大战略需求，重点关注新型电力系统中电力电子化电力系统安全运行与控制、以电为核心的综合能源系统优化、大数据/人工智能应用等新研究领域的关键科学问题和技术瓶颈，在新一代电力系统安全运行与控制、柔性直流输电与直流电网、大规模可再生能源开发与联网技术、综合能源系统关键技术研究等方向开展应用基础研究，是电气工程领域的应用基础研究和关键技术创新基地。

该工作发表论文的第一作者为东北电力大学潘超教授，长期从事电力系统稳定、新能源并网及电气设备数字孪生领域的研究。近年来获授权发明/实用新型专利20余项，在国内外高水平期刊及学术会议上发表研究论文50余篇，其中SCI/EI收录40余篇。在新型能源体系构建领域负责国家重点研发计划项目子课题1项，在电气设备数字孪生领域主持承担国家自然科学基金项目1项、吉林省重点科技攻关项目1项、吉林市科技发展计划项目1项，同时承担国家电网公司科技项目30余项。研究成果促进了设备状态监测与综合能源领域的技术进步，形成了多种具有自主知识产权的主导技术。

潘超

博士，教授，博士生导师，主要从事电力系统稳定分析、电气设备数字孪生及新能源并网领域的基础理论与关键技术研究。

彭薏蒙

在读硕士研究生，研究方向为综合能源系统优化运行。

本工作成果发表在2026年第13期《电工技术学报》，论文标题为"考虑电-氢耦合的异质能流系统供需失衡响应与协同调控"。本课题为国家重点研发计划资助项目。

引用本文

潘超, 彭薏蒙, 孙勇, 付小标, 李宝聚, 杨铖, 唐华. 考虑电-氢耦合的异质能流系统供需失衡响应与协同调控[J]. 电工技术学报, 2026, 41(13): 4598-4614. Pan Chao, Peng Yimeng, Sun Yong, Fu Xiaobiao, Li Baoju, Yang Cheng, Tang Hua. Supply-Demand Imbalance Response and Collaborative Regulation of Heterogeneous Energy Flow System Considering Electro-Hydrogen Coupling. Transactions of China Electrotechnical Society, 2026, 41(13): 4598-4614.