考慮電解槽啟停特性的制氫系統(tǒng)日前出力計劃

袁鐵江，萬志，王進君，張舵，蔣東方

(1.大連理工大學(xué) 電氣工程學(xué)院，遼寧 大連 116024；2.國網(wǎng)河北省電力有限公司衡水供電分公司 ，河北 衡水 053000；3.國網(wǎng)能源研究院有限公司，北京 102209)

0 引言

風(fēng)電、光伏等新能源的隨機性和波動性使得其在電力生產(chǎn)中的份額較小。新能源大規(guī)模電解制氫可有效防止能源棄用造成的經(jīng)濟損失和綠色資源閑置。電解水制氫技術(shù)是大規(guī)模新能源制氫中的核心技術(shù)，包括了堿性電解槽、質(zhì)子交換膜電解槽和固體氧化物電解槽制氫。其中，堿性電解槽的工作效率一般在62%～82%，相對其他2種制氫技術(shù)效率較低，其主要優(yōu)點是技術(shù)成熟、大容量、穩(wěn)定、投資成本較低和商業(yè)化程度高，是當(dāng)前唯一滿足大規(guī)模制氫的電解水制氫設(shè)備[1]。

當(dāng)前，國內(nèi)外學(xué)者主要從控制策略與優(yōu)化運行兩方面對堿性電解水制氫系統(tǒng)性能提升開展了深入的研究。堿性電解槽單體的制造水平尚處于幾百千瓦到兆瓦級，大規(guī)模制氫時需要多個單體電解槽并聯(lián)。針對多電解槽的協(xié)調(diào)控制策略方面，文獻[2]按照堿性電解槽低功率高效率的特點和工作功率約束，將多電解槽按編號順序投切，設(shè)定啟停功率區(qū)間，減少了電解槽的啟停次數(shù)。文獻[3]進一步考慮了堿性電解槽的電熱特性，預(yù)設(shè)輪值時間，通過輪值的方式平均不同電解槽的工作時間。文獻[4-6]在優(yōu)化調(diào)度模型中將各能量轉(zhuǎn)化效率設(shè)置為固定效率。文獻[7-8]針對煤風(fēng)氫能源網(wǎng)，考慮了電解水制氫設(shè)備運行功率和效率的關(guān)系，電解功率越高，其制氫速率越快，但是效率是由高到低的過程，并據(jù)此提出了整體利益最大的綜合調(diào)度優(yōu)化策略。……