光伏耦合电解水制氢系统的建模与仿真

作者：周行^*; 李少华; 王慧; 徐春丽; 汤晓舒; 周军

来源：南方能源建设, 2023, 10(03): 104-111.

DOI：10.16516/j.gedi.issn2095-8676.2023.03.011

• 碱性电解槽
• 光伏耦合制氢
• 电解槽仿真
• 光伏仿真
• 离网制氢

[目的]提出了一种光伏耦合电解水制氢系统建模的方式，特别是单独搭建了电解槽模块，目的是为了解决电解槽仿真模块与其他系统仿真模块模拟信号不统一和无法联动的问题。电解槽是光伏耦合电解水制氢系统中的关键设备，以往对于电解槽的模型仿真多是基于电化学理论基础，利用信号模型方式建立，这使电解槽与其他电力组件连接时产生了信号传递方式不统一、建模复杂等问题。[方法]为了解决这一问题，提出了利用等效电阻模拟电解槽电气外特性的方法。通过对已知电解槽的工作特性曲线拟合，得到了电解槽工作电流与阻抗的关系式。电解槽等效电阻的信息继承自拟合曲线，并作为负载接入到系统当中。当系统电源产生波动时，电解槽仿真模块可根据系统工况调节负载大小，做到与系统电源联动。[结果]仿真结果表明：所搭建的光伏耦合电解水制氢系统可以根据输入光照信息，准确预测产氢量，并可随光伏电源波动调整负载大小，拟合结果残差值≤±0.2。[结论]此方法简化了光伏耦合电解水制氢仿真系统，统一了仿真信号，并且形成了模块化的仿真组件，方便系统的扩展。仿真输出结果符合电解槽运行实际，达到了预期目标，证明了本仿真方法的可行性。