基于碱性-质子交换膜混合电解槽的离网型风光耦合制氢系统容量配置优化

作     者：徐衍会 李冠霖 

作者机构：华北电力大学电气与电子工程学院 

出 版 物：《电力自动化设备》 (Electric Power Automation Equipment)

年 卷 期：2025年

核心收录：

学科分类：081702[工学-化学工艺] 080802[工学-电力系统及其自动化] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2021YFB4000100) 

主　　题：氢能 碱性电解槽 质子交换膜电解槽 风光耦合制氢系统 容量配置 功率分配 

摘      要：未来绿氢的规模化发展需要走工艺离网型的技术路线。为此，结合风力/光伏发电、碱性-质子交换膜（ALK-PEM）电解槽和储能设备，构建风光耦合制氢系统，对其多目标优化配置进行研究。采用密度峰值优化的近邻传播快速聚类算法得到风光联合出力典型场景；考虑ALK-PEM电解槽的特点，提出电解制氢单元的功率分配策略，结合风光耦合制氢系统的能量流动模式，以减小系统成本、提高系统能量效率和可再生能源利用率为目标，构建系统容量配置优化模型，并采用多机制第三代非支配排序遗传算法进行求解；对混合电解槽制氢系统与混合电解槽储能协同制氢系统的多项指标进行对比分析。结果表明：相比于混合电解槽制氢系统，储能设备能够实现对电解槽功率的补偿，使得ALK电解槽所占比重有所提升，显著降低电解槽的启停次数，单位制氢成本和弃风弃光率分别降低了8.76%、54.01%，系统能量效率和内部收益率分别提高了34.85%、13.58%，验证了所提模型的有效性与灵活性。