Optimalizace vodíkového hospodářství při sezónním provozu a poskytování služeb podpory sítě

Abstract

Tato práce se zabývá potenciálem využití vodíkových hospodářství pro krátkodobé a sezónní ukládání energie, včetně jejich integrace do trhu s elektřinou se zaměřením na Českou republiku. Práce stanovuje teoretické základy klíčových komponent systému, kterými jsou elektrolyzér, kompresor, úložiště vodíku a vodíkový palivový článek. Je zpracována struktura denního trhu a podmínky účasti na trhu se službami výkonové rovnováhy. Teoretické poznatky jsou přeneseny do modelu, který klade důraz na účinnost systému. Vývoj cen elektřiny je predikován ve dvou různých časových horizontech pomocí sestavených modelů. Tyto predikce slouží jako vstupy pro optimalizaci provozu vodíkového hospodářství, která je realizována prostřednictvím přípravy nabídek regulačních záloh a plánování provozu systému s cílem maximalizace zisku. Výsledky optimalizace jsou nakonec analyzovány za účelem posouzení modelu a vyhodnocení vlivu různých parametrů na navržený provoz systému.This thesis explores the potential of using hydrogen energy systems for short-term and seasonal energy storage operation including their integration into electricity market with a focus on the Czech Republic. It establishes the theoretical foundation of the key components of the system, the water electrolyzer, compressor, hydrogen storage, and hydrogen fuel cell. The structure of the day-ahead market and the conditions of participation in the balancing reserves market are examined. The theoretical insights are translated into a modeling framework that emphasizes system efficiency. The electricity prices are forecasted over two distinct time horizons by the means of the proposed trend models. These forecasts serve as inputs for an optimization process. The optimization involves the preparation of balancing capacity offers and planning the system operation with the goal of maximizing profit. Finally, the optimization results are analyzed to assess the model and evaluate the impact of various parameters on the resulting scheduled system operation.