考虑电解槽分钟级动态特性的碱性与质子交换膜电解槽混合制氢系统容量规划OA

【目的】电解槽运行过程中存在适应新能源功率波动和启停机制等问题,长时间尺度的容量配置模型难以准确描述其动态特性,会影响制氢系统的容量规划精度。【方法】以碱性(ALK)电解槽与质子交换膜(PEM)电解槽混合制氢系统为研究对象,提出了一种分钟级时间尺度的混合制氢容量规划方法。首先,设计了分钟级时间尺度电解槽启停控制模型,用于精确描述2类电解槽的运行状态;其次,针对ALK电解槽适应波动能力差以及启停时间长等问题,设计了优先保障ALK电解槽稳定运行的功率分配策略;最后,针对混合制氢系统的容量规划问题进行多目标优化,基于增广ε约束算法求解模型的Pareto解集。【结果】仿真结果表明:在风光装机各20 MW、系统投资成本2 500万元的情况下,所提1 min级模型较传统15 min尺度的模型系统平均单日制氢量提升14.7%,单位制氢成本降低7.5%,弃电率下降63.6%;此外,1 min级调度精度下,ALK/PEM电解槽配比随投资渐进优化,小于2 500万元投资ALK电解槽占比>90%,大于3 000万元时PEM电解槽投资占比升至19.4%,而15 min级在2 000万元投资时ALK/PEM容量就达到4:1,其过早的提升PEM电解槽占比,不仅不符合工程实际,也降低了各项产出参数,显示大时间尺度调度可能致容量失配。