The CHP (Combined Heat and Power) system has become a research hotspot in the field of microgrids due to its capability to simultaneously meet both electricity and heat load demands. However, current CHP models proposed by papers have problems of reliance on fossil fuels and heat-electricity production coupling. Therefore, there is a lack of a low-operational-cost microgrid model that utilizes clean energy as the primary fuel source while meeting various load demands. To solve the problem, this thesis proposes an adaptive triple-energy microgrid model with hydrogen as the primary fuel. Hydrogen is consumed by PEMFC (proton exchange membrane fuel cells) to produce heat and electricity to meet demands. Then the storage tanks and battery are added to make inter-temporal energy dispatch, thereby decoupling the heat and electricity coupling relationship. Based on this architecture, the thesis establishes a mathematical model. The output power and hydrogen volume of units are regarded as decision variables. Chemical reactions and equipment limitations are transformed into mathematical constraints. The MILP (mixed-integer linear programming) is used to obtain the minimum cost energy dispatch. During computation, piecewise and separating linearizations are employed to eliminate nonlinearities and ensure solution convergence. The results of the case study validate the effectiveness of the methodology, seasonal tests demonstrate 16.2–28.3% lower daily operating costs compared to non-decoupled CHP. Sensitivity tests show that hydrogen price volatility disturbed operational cost more (7.01% cost change per 10% price shift) compared to the electricity price impacts (1.3% per 10% shift). The model reduces CO2 emissions by 126.9–371.8 Nm3/day versus methane-based models.

CHP-system (Combined Heat and Power) har blivit ett forskningsfokus inom mikronätsfältet på grund av sin förmåga att samtidigt tillgodose både el- och värmelastbehov. Dock lider nuvarande i vetenskapliga artiklar föreslagna CHP- modeller av beroende på fossila bränslen och termoelektrisk produktionskoppling. Följaktligen saknas en mikronätsmodell med låga driftkostnader som använder ren energi som primärt bränsle samtidigt som den uppfyller varierande lastbehov. För att lösa detta problem föreslår denna avhandling en adaptiv trippelenergi- mikronätsmodell med väte som primärt bränsle. Vätet konsumeras av PEMFC (Proton Exchange Membrane Fuel Cells) för att producera värme och el. Lagringstankar och batterier tillförs för intertemporal energidisponering, vilket därmed avkopplar den termoelektriska kopplingsrelationen. Baserat på denna arkitektur etablerar avhandlingen en matematisk modell. Effektutmatning och vätgasvolym för enheter behandlas som beslutsvariabler. Kemiska reaktioner och utrustningsbegränsningar omvandlas till matematiska bivillkor. MILP (Mixed-Integer Linear Programming) används för att erhålla energidisponering med minimal kostnad. Under beräkningen tillämpas styckvisa och separerande lineariseringar för att eliminera icke-linjäriteter och säkerställa lösningens konvergens. Fallstudiens resultat validerar metodens effektivitet: Säsongstester demonstrerar 16,2–28,3 % lägre dagliga driftkostnader jämfört med icke-avkopplade CHP-system. Sensitivitetstester visar att volatilitet i vätgaspris påverkade driftkostnaden mer (7,01 % kostnadsförändring per 10 % prisförskjutning) jämfört med elprispåverkan (1,3 % per 10 % förskjutning). Modellen minskar CO2-utsläppen med 126,9–371,8 Nm3/dag kontra metanbaserade modeller.