Інтеграція PEM-електролізера в балансуючу групу ВДЕ України

Abstract

У статті розглядається інтеграція PEM-електролізера у балансуючу групу відновлюваної генерації (сонячні та вітрові електростанції) в Україні з метою мінімізації позитивних небалансів, підвищення економічної ефективності роботи групи, зменшення LCOH. Запропоновано алгоритм керування споживанням електролізера на основі експоненціального рухомого середнього (EMA), що дозволяє згладжувати стохастичні флуктуації генерації та запобігати надмірним коливанням потужності. Проведено моделювання на основі реальних погодинних даних прогнозу та фактичного виробітку за період 09.2024–08.2025, масштабованих до 6,9 ГВт СЕС та 589 МВт ВЕС. Визначено оптимальну потужність електролізера у 144 МВт та розраховано вплив на фінансові показники групи - зростання надходжень на 2 %. Виконано оцінку середньозваженої собівартості водню (LCOH) у трьох сценаріях. При роботі від ВДЕ та БГ LCOH становить 9,498 $/кг, при живленні від мережі — 10,421 $/кг, а у розширеній балансуючій групі – 8,123 $/кг. Результати показують, що зниження вартості електроенергії та збільшення КВВП суттєво впливає на економіку виробництва водню, проте зростання ринкових цін через пошкодження енергосистеми під час війни ускладнює досягнення конкурентоспроможності зеленого водню. The article examines the integration of a PEM electrolyzer into a renewable generation balancing group (solar and wind power plants) in Ukraine to minimize positive imbalances, increase the economic efficiency of the group, and reduce LCOH. A control algorithm for the electrolyzer's consumption based on the exponential moving average (EMA) is proposed, which smooths stochastic generation fluctuations and prevents excessive power oscillations. Modeling was carried out using real hourly forecast and actual production data for the period 09.2024–08.2025, scaled to 6.9 GW of solar and 589 MW of wind capacity. The optimal electrolyzer capacity was determined to be 144 MW, with an estimated 2 % increase in group revenues. The levelized cost of hydrogen (LCOH) was evaluated under three scenarios. When operating on renewable energy sources and within the balancing group, LCOH is $10,211/kg; when powered by the grid, it is $10,421/kg; and in an expanded balancing group, it is $8,792/kg. The results show that reducing electricity costs and increasing the capacity factor significantly impact hydrogen production economics; however, rising market prices due to wartime damage to Ukraine's energy infrastructure hinder the competitiveness of green hydrogen.