多类型电解协同的风光互补制氢系统与容量优化

耦合电解水制氢是实现风光等可再生能源稳定和多元化利用的重要技术手段,然而风光资源的随机性与波动性将对电解制氢的动态运行产生不利影响。对此,提出基于多类型电解制氢协同运行的风光互补制氢系统,有机结合碱性电解槽(alkaline electrolyzer,AEL)和质子交换膜电解槽(proton exchange membrane electrolyzer,PEMEL)的动态运行响应特征,以实现对波动风光发电出力的灵活消纳,并结合非劣分层遗传算法(nondominated sorting genetic algorithm Ⅱ,NSGA-Ⅱ)优化电解制氢设备容量配置。结果表明:PEMEL具有较好的冷态启动和瞬态响应特性,增加其容量占比,将有效提高多类型电解制氢协同运行的灵活调控能力,提高制氢收益。结合案例分析,优化得到AEL与PEMEL的容量比例分别为72.5%和27.5%,对比单一AEL制氢方案,系统能量效率与内部收益率分别提升了40%和38.7%,显著改善了系统的能量转化特性和经济性。研究成果将为实现可再生能源制氢系统的高效和灵活运行提供有益参考。