基于功率-温度自适应控制的多堆质子交换膜电解制氢系统效率优化

摘要： 随着可再生能源发电及电解制氢技术的发展，基于质子交换膜（PEM）技术的可再生能源制氢将成为氢能供应的主要手段之一。新能源发电具有随机性和波动性，现有多堆PEM电解制氢系统功率分配策略难以在功率波动场景下保证系统高效运行。对此，该文首先建立了包含主要能耗环节的制氢系统整体效率模型，探究了制氢效率与电流密度、温度的特性关系。然后，基于该效率特性提出了基于功率-温度自适应控制的多堆PEM电解制氢系统效率优化策略，包含离线优化与在线控制两部分：离线优化部分根据制氢系统效率模型预先制定不同电解总功率下的电解槽功率以及温度设定方案；在线控制部分根据离线优化方案、制氢功率进行电解槽功率和温度调节。采用实际风电功率进行算例分析，结果表明：相比于传统的功率平均分配策略和链式分配策略，该文提出的效率优化策略将产氢量分别提高了6.3%和5.7%。