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基于非合作博弈的可再生能源制氢合成氨系统多主体运行模式分析 被引量：3
1
作者 周步祥 曾扬俊 +2 位作者 邱一苇 臧天磊 陈刚 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期197-205,共9页
可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体,不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素,提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、... 可再生能源制氢合成氨(ReP2A)系统各组成部分或隶属于不同工程投资主体,不同主体结构下系统运行特性差异显著。为明晰上述差异及影响因素,提出模拟可再生能源发电、制氢、合成氨多主体生产运营的均衡分析模型。建立各主体参与电、氢、氨市场生产交易决策的数学规划模型。基于非合作博弈建立不同主体结构下的均衡模型,并通过驻点优化法转化为混合整数线性规划问题进行求解。基于蒙西地区某在建工程构造算例,分析主体结构、市场类型以及储氢、氨罐配置对均衡及系统整体收益的影响。结果表明:化工企业投资氢-氨一体化工程有助于提升其竞争力;建设ReP2A系统内部电力交易平台可促进风、光发电与氢氨侧共同提升收益;若条件允许,则应鼓励风光氢氨一体化建设运行。同时发现,简单地增大储氢、氨罐容量并不一定会提升相应主体的均衡收益,应采取政策措施以保证储氢容量配置,满足运行安全。 展开更多
关键词 可再生能源制氢合成氨 多主体结构 多市场交易 博弈论 均衡
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可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨万吨级工业示范流程设计
2
作者 殷梦凡 王倩 +11 位作者 郑涛 姬奎 王绍贵 郭辉 林志强 张睿 孙晖 刘海燕 刘植昌 徐春明 孟祥海 王月平 《化工学报》 北大核心 2025年第2期825-834,共10页
氢能是目前最具前景的清洁能源之一,通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产,但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料,但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高,因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨... 氢能是目前最具前景的清洁能源之一,通过可再生能源电解水制氢可以实现绿氢生产,但氢气的高效储存和运输难度较大。氨是高效的储氢材料,但合成氨所需高温高压的反应条件致使过程能耗较高,因此发展可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺对于能源绿色转型和企业低碳发展具有重要意义。基于Aspen Plus流程模拟软件,设计开发了可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨工艺流程,并结合合成氨工业示范企业的生产条件,合理设计万吨级合成氨示范生产工艺。采用光伏发电联合电网为碱性电解水制氢装置供电,在85℃、1.6 MPa下生产1000 m^(3)/h(标准工况)纯度为99.999%的氢气。为了满足万吨级合成氨需求,进一步结合示范企业现有氮气和氢氮混合气共同进料,在400℃、7 MPa下反应生成氨,经氨冷分离得到纯度为99.9%的液氨产品。此外,对耗能较高的合成氨工艺进行四次换热设计,节省能耗。本研究为可再生能源电解水制氢-低温低压合成氨的工业示范提供参考。 展开更多
关键词 再生能源 电解水 制氢 合成氨 优化设计
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可再生能源电制氢合成氨系统的并/离网运行方式与经济性分析 被引量：27
3
作者 林今 余志鹏 +1 位作者 张信真 李佳蓉 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第1期117-126,I0010,共11页
可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电... 可再生能源电制氢合成氨(renewablepowerto ammonia,Re Pt A)是风力发电、光伏发电等可再生能源的大规模消纳方式之一,也是化工行业实现低碳清洁发展的重要技术路线之一。利用风电光伏电解水制氢合成氨系统模型,分析电网调峰型系统、电网友好型系统、工艺离网型系统的绿氨成本,并对电化学储能设备规模、储氢设备规模、电解水制氢设备规模、电解水制氢设备效率等影响因素进行敏感性分析。基于3种绿氨系统的设备配置方案和运行方式评估不同类型系统所需的电网调峰电量,提出3种系统所适合的应用场景。研究结论是近期应该发展电网友好型RePtA系统,远期应该发展工艺离网RePtA系统。 展开更多
关键词 可再生能源电解水制氢合成氨 电网调峰型系统 电网友好型系统 工艺离网系统
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可再生能源电解水制氢电源并联方案研究 被引量：1
4
作者 章小卫 苏星宇 +1 位作者 周京华 孟祥飞 《太阳能学报》 北大核心 2025年第1期353-362,共10页
利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制... 利用可再生能源发电进行电解水制氢是实现可再生能源的100%消纳和氢气全绿制取的重要途经。作为衔接可再生能源发电母线和质子交换膜电解槽的中间环节,单个制氢电源功率等级低,不能满足大规模可再生能源消纳和大功率制氢,因此需采用制氢电源的模块化并联方法,但模块化并联时存在模块间不均流问题。针对多个制氢电源并联时的不均流问题,提出基于三相交错并联LLC结构的制氢电源并联方案。首先,推导了多个制氢电源并联等效电路,从阻抗角度入手,得到模块间谐振参数差异是不均流的主要原因。然后,利用虚拟阻抗调整等效阻抗,从而实现模块间均流。最后,搭建仿真模型和一台两个6 kW模块化实验样机,验证了所提并联方案的合理性和可行性。 展开更多
关键词 可再生能源发电 电解水制氢 制氢电源并联方案 谐振参数差异 虚拟阻抗
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可再生能源电解水制氢的组网接入与运营关键技术研究综述
5
作者 林今 程祥 +2 位作者 邱一苇 池映天 宋永华 《高电压技术》 北大核心 2025年第5期2078-2095,共18页
在双碳目标的驱动下,可再生能源制绿氢将成为推动多行业绿色替代和深度脱碳的重要力量。依托可再生能源基地,建设规模化电解水制氢及氢下游利用系统已成为国内外关注的重点。但是,现有相关研究尚缺乏对大规模可再生能源制氢系统的组网... 在双碳目标的驱动下,可再生能源制绿氢将成为推动多行业绿色替代和深度脱碳的重要力量。依托可再生能源基地,建设规模化电解水制氢及氢下游利用系统已成为国内外关注的重点。但是,现有相关研究尚缺乏对大规模可再生能源制氢系统的组网接入方式、运营方式与关键技术的详细梳理。为填补上述空缺,首先系统性地梳理了可再生能源制氢系统的典型结构,分析了适用于规模化可再生能源制氢系统的组网方式;其次,梳理了规模化可再生能源制氢系统中接入变换系统的研究现状,明确了面向电制氢机组宽范围快速动态高效运行新需求的电气接入系统发展趋势;然后,针对现阶段规模化可再生能源制氢系统的并网政策边界复杂的问题,总结了并/离网系统的典型运营方式及其特点;最后,展望了支撑可再生能源制氢系统安全、稳定、高效运行的关键技术。 展开更多
关键词 可再生能源电制氢 绿氢 新能源规模化消纳 组网方式 运营方式 电气接入系统
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适用可再生能源不确定特性的合成氨多稳态柔性工艺技术 被引量：9
6
作者 吉旭 林今 +5 位作者 聂李红 周利 袁绍军 张欢 贺革 戴一阳 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期23-35,共13页
双碳背景下,风光可再生能源发电是能源发展的重要方向,“绿氢”由于其长周期存储和零碳特征,可以有效解决风光电力消纳的难题,有望与电能一同成为未来能源体系的两大支柱。但是由于氢气自身特性和氢脆造成的材料瓶颈,“绿氢”发展遇到... 双碳背景下,风光可再生能源发电是能源发展的重要方向,“绿氢”由于其长周期存储和零碳特征,可以有效解决风光电力消纳的难题,有望与电能一同成为未来能源体系的两大支柱。但是由于氢气自身特性和氢脆造成的材料瓶颈,“绿氢”发展遇到制储运多环节安全性与经济性挑战。绿电制氢制氨的“电制绿氨”路径被认为是解决“绿电”“绿氢”技术经济困局的重要途径之一。针对风光资源的不确定性,分析了基于合成氨“哈-博”工艺多种解决方案的优劣,提出了多稳态柔性“电制绿氨”工艺模式以解决“源网氢氨”复杂技术特征耦合下的设计、装置和运行问题;研究了多稳态柔性“电制绿氨”工艺的系统性技术架构、整定经济运行负荷与运行周期的最优化方法;开发了电氢氨一体化数字仿真模型,计及电力约束、资源波动、氢氨需求、系统运行效率和可靠性等因素,对全场景、全流程下的“电制绿氨”进行协同优化,形成了一套面向动态运行的绿电耦合化工的设计方法;研究了催化剂结构性能调优与合成塔内件结构的优化方法,开发了复杂变工况条件的催化剂宏观动力学模型,以及电氢氨一体化协同调度与智能控制技术。多稳态柔性“电制绿氨”工艺实现了合成氨经济运行负荷在30%~110%,负荷调节速率在0.5~1.0%/min,支持日、班,及班内多时域负荷调节要求,30%~110%负荷运行下单位合成氨综合能耗均优于GB 21344—2015《合成氨单位产品能源消耗限额》的标杆值。 展开更多
关键词 可再生能源 氢能 合成氨 多稳态柔性 氢氨一体化 安全性
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基于深度确定性策略梯度算法的可再生能源大规模制氢系统能量调度
7
作者 梁涛 刘伟 +2 位作者 曹欣 谭建鑫 孙鹤旭 《电网技术》 北大核心 2025年第4期1413-1425,I0030,共14页
为了实现可再生能源充分利用、减少整流和并网等设备的投资成本、降低电解水制氢的成本,实现可再生能源大规模制氢。该文建立了离网型可再生能源大规模制氢系统(renewable energy-based hydrogen production system,H2-RES),并以H2-RES... 为了实现可再生能源充分利用、减少整流和并网等设备的投资成本、降低电解水制氢的成本,实现可再生能源大规模制氢。该文建立了离网型可再生能源大规模制氢系统(renewable energy-based hydrogen production system,H2-RES),并以H2-RES的能量管理为研究对象,优化目标为系统的经济性和安全性,首先搭建了H2-RES系统仿真环境,并给出了控制策略方法。然后提出一种基于深度确定性策略梯度(deep deterministic policy gradient,DDPG)算法的智能能量调度策略,采用DDPG算法进行长期大量训练学习得到的智能体可以实现智能化的实时在线能量调度,通过与深度Q网络(deep Q network,DQN)、粒子群优化(particle swarm optimization,PSO)、传统控制策略方法从经济性与安全性进行对比,验证了DDPG算法应用于H2-RES的能量管理可以获得更高的经济效益,消纳可再生资源能力更强,且可以保证系统的安全运行,具有较强的学术意义和工程价值。 展开更多
关键词 可再生能源 大规模制氢 孤岛 深度强化学习
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可再生能源制氢下调峰电厂掺氢燃烧系统及经济性分析
8
作者 王天天 刘彪 +6 位作者 季凡 袁殿 余杨晚晴 邹刚 胡文宇 杨福源 欧阳明高 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第3期54-61,共8页
我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃... 我国可再生能源发电占比逐年增加,由于风电和光伏等可再生能源发电具有波动性、间歇性和随机性的特点,为了提高可再生能源消纳能力,传统火电机组需要在深度调峰的同时具有较强的灵活性。提出了一种基于可再生能源制氢的调峰电厂掺氢燃烧系统构想,并以350 MWe火电机组为例进行系统方案设计,研究了不同掺氢比例和调峰负荷下的技术经济性,分析了煤炭价格、碳税和制氢电价对调峰电厂度电成本的影响,讨论了不同参数影响下该项目的投资回收期。结果表明:以合适比例掺氢辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷,具有较好的经济效益。若不计碳税和制氢用电成本,标准煤价以800元/t计算,不掺烧氢气时(方案1)的度电成本为0.347元/kWh,以20%掺氢比例辅助燃烧后进一步深调锅炉负荷至20%THA(方案5)可将度电成本控制在仅增加2.0%。当标准煤价大于1800元/t或碳税大于400元/t时,火电机组掺氢所带来的省煤收益和降碳收益愈加显著,改造方案在度电成本上开始占据优势。但随着制氢电价的提高,掺氢改造方案的度电成本会随之增加。当标准煤价为1000元/t、碳税为100元/t、不计制氢用电成本时,方案5的投资回收期最短,为10.65 a。若未来煤炭价格和碳税价格进一步提高,火电机组掺氢改造的经济效益更加显著。 展开更多
关键词 可再生能源 电解水制氢 调峰电厂 掺氢燃烧 方案设计 经济性分析
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大规模可再生能源电解制氢技术现状及发展研究
9
作者 杨晓 姚明宇 +2 位作者 韩伟 冯鹏辉 张可臻 《热力发电》 北大核心 2025年第5期33-43,共11页
利用太阳能、风能等可再生能源制氢已成为新能源消纳及“双碳”目标的重要途径。主要介绍了国内外氢能政策及战略布局,分析了可再生能源电解制氢技术的优点及技术瓶颈,并对大规模可再生能源制氢系统的分类、协调控制优化及能量管理进行... 利用太阳能、风能等可再生能源制氢已成为新能源消纳及“双碳”目标的重要途径。主要介绍了国内外氢能政策及战略布局,分析了可再生能源电解制氢技术的优点及技术瓶颈,并对大规模可再生能源制氢系统的分类、协调控制优化及能量管理进行了梳理。在此基础上,对目前可再生能源电解制氢装机容量及制氢成本进行了简要剖析,可为我国可再生能源制氢体系建设及终端能源的清洁替代提供参考。 展开更多
关键词 氢能 可再生能源 电解水制氢
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大规模可再生能源电解水制氢合成氨关键技术与应用研究进展 被引量：55
10
作者 吉旭 周步祥 +4 位作者 贺革 邱一苇 毕可鑫 周利 戴一阳 《工程科学与技术》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1-11,共11页
新能源的快速发展为电力和化工行业带来了机遇和挑战,一方面,由于可再生能源电力消纳问题导致大量的弃水、弃光等能源浪费;另一方面,以绿氢为原料替代碳基化石能源合成氨,可以极大地减少化工行业的碳排放。因此,利用水力、光伏等可再生... 新能源的快速发展为电力和化工行业带来了机遇和挑战,一方面,由于可再生能源电力消纳问题导致大量的弃水、弃光等能源浪费;另一方面,以绿氢为原料替代碳基化石能源合成氨,可以极大地减少化工行业的碳排放。因此,利用水力、光伏等可再生能源电解水制氢,为合成氨提供绿色原料,可显著提升可再生能源消纳能力,降低能耗与碳排放,服务国家“碳达峰、碳中和”目标。然而,可再生能源电力电量的波动性难以适配传统合成氨生产过程对平稳性的要求,大规模可再生能源电解水制氢合成氨的设计与运行依然存在诸多挑战,亟需开展系统性研究,以突破适应可再生能源波动特性的大规模电解水制氢合成氨系统的集成与调控关键技术。对此,本文首先讨论了可再生能源电解水制氢合成氨的工艺过程及拓扑结构,包括电解水制氢工段、压缩缓冲工段、化工合成氨工段,进而探讨该系统建设的关键技术体系,包括可再生能源波动条件下的合成氨多稳态工艺优化和柔性调控技术、考虑“电-热-质”耦合的大规模电解水制氢系统的模块化集成和集群动态控制技术、计及可再生能源波动性与化工多稳态特性的“源—网—氢—氨”的全系统协同控制技术、计及电、氢、氨等要素的全方位安全防护与市场运营机制。具体内容有:针对适用于柔性生产的合成氨工艺优化及多工段协同调控技术,在考虑氢储供量与催化剂性能下,综合合成塔、压缩机、气体分离、换热网络等子系统构建合成氨高保真代理模型;提出可再生能源供给和市场需求波动下,充分考虑操作安全性和过程经济性的电解水制氢合成氨各子系统的适配方案与协同控制技术。针对大规模电解水制氢系统模块化集成和集群动态控制技术,基于奇异摄动和代理模型技术研究集群系统多时间尺度时域仿真方法,构建电解集群系统多物理耦合状态空间模型;综合考虑模块启停组合调度、模块间功率分配调度及模块自身灵活调节,计及安全运行区间及电热气接口特性约束,以提高氢产量、提升能量利用效率、改善水光电源消纳和跟踪电网调峰调频指令为目标,构建集群系统多目标分层调度与控制模型。针对氢能参与电网平衡调节的全系统协同控制技术,提出水光互补发电、制氢、储氢、合成氨、储氨多工段间稳态运行特性的多工段间灵活运行方法,以及电解水制氢合成氨系统柔性动态协同控制方法;构建静态等值和参数聚合等方法降维和等值制氢合成氨系统仿真模型,提出源网氢氨协同提升系统安全稳定性的优化控制方法和技术指标;结合电网调频和调峰特性,研究电解水制氢合成氨系统参与电力辅助服务的策略。建设大规模可再生能源电解水制氢合成氨系统,有望提高可再生能源本地消纳率和并网调度友好性,降低化工碳排放,具有显著社会效益和战略意义。 展开更多
关键词 氢能 合成氨 绿氢 绿氨 可再生能源 波动性
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面向波动可再生能源的质子交换膜电制氢系统最优压强运行 被引量：2
11
作者 刘元 肖碧涛 +5 位作者 卢昂 刘文昕 钟治垚 方家琨 王辉 黄蕾 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2024年第8期210-217,共8页
为提升质子交换膜电制氢系统在波动可再生能源输入下的制氢效率,提出面向最大效率的质子交换膜电制氢系统最优压强运行模式。介绍质子交换膜电制氢系统,提出基于压强控制的协调运行原理;对质子交换膜电制氢系统的压强特性和功率特性进... 为提升质子交换膜电制氢系统在波动可再生能源输入下的制氢效率,提出面向最大效率的质子交换膜电制氢系统最优压强运行模式。介绍质子交换膜电制氢系统,提出基于压强控制的协调运行原理;对质子交换膜电制氢系统的压强特性和功率特性进行建模,从而建立面向最大效率的压强优化模型。在波动电流输入算例下检验最优压强运行模式的制氢效果,结果表明,相较于恒定压强模式,最优压强运行模式下的质子交换膜电制氢系统平均制氢能耗得到有效降低,系统性能得到明显提升。 展开更多
关键词 可再生能源 质子交换膜电制氢系统 压强特性建模 最大制氢效率 最优压强运行
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可再生能源大规模制氢及储氢系统研究进展 被引量：27
12
作者 张盛 郑津洋 +2 位作者 戴剑锋 王昕 李浩然 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期457-465,共9页
可再生能源大规模制氢及储氢系统是在新型电力系统背景下实现氢能与可再生能源深度融合的重要途径。主要介绍可再生能源大规模制氢及储氢系统的类别、结构组成,分析了发电侧资源特性、制氢/储氢技术特性和用氢侧需求波动特性,重点分析... 可再生能源大规模制氢及储氢系统是在新型电力系统背景下实现氢能与可再生能源深度融合的重要途径。主要介绍可再生能源大规模制氢及储氢系统的类别、结构组成,分析了发电侧资源特性、制氢/储氢技术特性和用氢侧需求波动特性,重点分析国内外可再生能源综合利用系统仿真软件研发现状以及系统控制策略优化、制氢/储氢容量配置优化和技术经济性优化等模型研究热点问题。 展开更多
关键词 可再生能源 制氢 储氢 储能 系统分析
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可再生能源合成绿氨研究进展及氢-氨储运经济性分析 被引量：25
13
作者 曾悦 王月 +3 位作者 张学瑞 宋玺文 夏博文 陈梓颀 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期376-389,共14页
可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可... 可再生能源和氢能产业快速发展,氨作为储氢介质,因其能发挥长时储氢和长距离运氢的作用,受到广泛关注。化石燃料制氢合成氨工艺成熟,但二氧化碳排放强度大。绿氨以可再生能源电解制氢作为氢源,具有减少合成氨产业碳排放、消纳风光等可再生能源、充当储氢载体易于储运等优势,在碳达峰碳中和的目标下,开发绿氨合成工艺具有重要意义。本文总结了工业Haber-Bosch法合成氨、电化学、光催化、等离子体和化学链合成氨取得的研究进展及面临的挑战,阐述了可再生能源电解制氢合成氨工艺的技术路线和发展现状,对比了煤制灰氨和可再生能源制绿氨工艺的技术经济可行性,分析了电价、电解制氢能耗等因素对电解制氢合成氨成本的影响,论述了分别以氨为载体储氢和储存液氢的成本构成,研究了分别以氨为载体运氢和运输气氢的成本,提出了对绿氢合成绿氨、以绿氨为载体储运氢产业发展的思考。 展开更多
关键词 合成氨 可再生能源 氨储运 绿氨 经济性
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大规模可再生能源直接电解碱液制氢关键科学问题 被引量：3
14
作者 夏杨红 韦巍 +3 位作者 程浩然 周永智 赵波 章雷其 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第7期224-231,共8页
从效率与一致性、功率调节灵活性、气体纯度等方面阐述大规模可再生能源直接电解碱液制氢的相关科学问题,进行相应的机理分析,并给出可能的技术路径,以期提升可再生能源与碱液电解槽之间的匹配性,从而推动可再生能源电解制氢规模化应用。
关键词 制氢 电解槽 可再生能源 电解效率 灵活性
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可再生能源电解制氢宽范围运行控制策略 被引量：2
15
作者 夏杨红 胡致远 +2 位作者 韦巍 赵波 章雷其 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期34-43,共10页
首先分析碱液电解制氢低载低效率的机理,发现通过重塑激励电场可有效提升系统低载效率。基于此,提出多模态自寻优(MMSO)电解制氢变流技术及其对应的变流器原理样机,并将所提控制策略应用于光伏直驱的2 Nm^(3)/h碱液电解槽(约10 kW)。发... 首先分析碱液电解制氢低载低效率的机理,发现通过重塑激励电场可有效提升系统低载效率。基于此,提出多模态自寻优(MMSO)电解制氢变流技术及其对应的变流器原理样机,并将所提控制策略应用于光伏直驱的2 Nm^(3)/h碱液电解槽(约10 kW)。发现相比于传统直流供电策略,所提策略具有以下优势:1)低载工况下,MMSO电解制氢变流控制策略最大效率提升超过两倍;2)效率≥50%约束下,系统运行范围从30%~100%扩大至10%~100%;3)碱液电解槽可全范围跟踪可再生能源出力。 展开更多
关键词 可再生能源 制氢 电解槽 能量效率 波动制氢 宽范围运行
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适用于可再生能源制氢的大容量碱液电解槽建模研究 被引量：1
16
作者 程浩然 夏杨红 +2 位作者 何杭航 韦巍 赵波 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期291-299,共9页
考虑分布式参数的影响,研究外部电场激励下大容量碱液电解槽的反应特性,发现电解槽的宏观物理结构对系统的运行特性有较大影响,基于此提出一种新型碱液制氢电解槽等效电路模型。通过对不同工况下电解槽的工作状态和反应过程进行分析,揭... 考虑分布式参数的影响,研究外部电场激励下大容量碱液电解槽的反应特性,发现电解槽的宏观物理结构对系统的运行特性有较大影响,基于此提出一种新型碱液制氢电解槽等效电路模型。通过对不同工况下电解槽的工作状态和反应过程进行分析,揭示外部电场对大容量碱液电解槽反应的激励机理。研究发现:相比于电极材料微观特性,电解槽的结构尺寸对宽范围工况下系统的运行特性起到更为关键的作用。最后,基于自制的碱液电解槽原理样机进行宽范围电解制氢实验,发现在不同工况下,所提模型均能较好地刻画电解槽的运行特性,并验证了模型的有效性。 展开更多
关键词 可再生能源 制氢 电解槽 等效电路模型
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适应季节性氨需求的可再生能源合成氨系统优化设计 被引量：9
17
作者 安广禄 刘永忠 康丽霞 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期1595-1605,共11页
可再生能源合成氨技术不但有利于解决传统合成氨工业高能耗高排放的问题,还为可再生能源的存储和消纳提供新途径。从氨的季节性需求特性出发,构建了可再生能源合成氨系统的优化设计模型,确定了系统的最优配置及其操作方案,阐明了氨的季... 可再生能源合成氨技术不但有利于解决传统合成氨工业高能耗高排放的问题,还为可再生能源的存储和消纳提供新途径。从氨的季节性需求特性出发,构建了可再生能源合成氨系统的优化设计模型,确定了系统的最优配置及其操作方案,阐明了氨的季节性需求对可再生能源合成氨系统设计和操作的影响特性。研究表明:与将氨作为储能介质的场景相比,在将氨作为氮肥原料,考虑其季节性需求时,所需可再生能源合成氨系统的规模显著增大,使得单位合成氨的成本增加约21%;化工生产单元和储罐的负荷也随着氨的季节性需求变化呈现出不同程度的淡季和旺季;在两种应用场景下,系统中电池储能单元的操作都主要由下游的化工生产单元决定,且储能电池单元的主要作用在于平抑可再生能源波动以保证化工生产单元在可再生能源不足时的持续稳定运行并维持其低负荷运行。 展开更多
关键词 合成氨 可再生能源 优化设计 季节性需求 储能系统
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可再生能源驱动放电等离子体助推双碳目标策略与路线 被引量：2
18
作者 邵涛 张帅 +4 位作者 章程 高远 孙昊 窦立广 席登科 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期7453-7478,I0027,共27页
实现碳达峰、碳中和对促进我国经济高质量发展至关重要。面对现有CO_(2)捕集封存(高能耗)和合成氨(高碳排)技术升级需求,发展基于可再生能源的新型CO_(2)、N_(2)等能源小分子转化利用技术势在必行。为推动等离子体能源小分子转化技术的... 实现碳达峰、碳中和对促进我国经济高质量发展至关重要。面对现有CO_(2)捕集封存(高能耗)和合成氨(高碳排)技术升级需求,发展基于可再生能源的新型CO_(2)、N_(2)等能源小分子转化利用技术势在必行。为推动等离子体能源小分子转化技术的发展,助力国家重大需求、实现碳中和目标,该文分别围绕可再生能源驱动等离子体产生、等离子体CO_(2)转化利用、等离子体固氮和合成氨、等离子体氨/大分子裂解燃烧、等离子体催化材料和催化耦合等方面,规划建议高压放电等离子体技术助推“双碳”战略目标的策略与路线,以期为实现C、H和N绿色循环提供有效的解决方案。 展开更多
关键词 碳达峰、碳中和 低温等离子体 CO_(2)利用 合成氨 可再生能源
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电解制氢合成氨技术综述与展望 被引量：1
19
作者 王月 张学瑞 +5 位作者 宋玺文 陈渤燕 李庆勋 钟海军 胡孝伟 何帅 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期180-188,共9页
随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深... 随着可再生能源技术的飞速发展,电解制氢合成氨的工艺路径受到越来越多的关注。自1920年代发展至今,电解制氢合成氨已经有100多年的历史,历经了水力发电合成氨到当前风光发电驱动下的合成氨。本文旨在全面回顾合成氨工业的发展历程,深入剖析化石能源合成氨、风光发电制氢合成氨和网电制氢合成氨的技术发展和特点。在此基础上,细致分析了国内电解制氢合成氨的当前态势,预测了我国未来合成氨的产业规模,预计2030年国内合成氨行业产值达到3173亿元,预计2050年达到7900亿元。针对合成氨行业的发展路径,本文提出了深刻的思考与策略建议,指出两条可行的发展路线:其一,在可再生能源资源丰富且电价相对低廉的地区,氨可作为有效的电力储存与消纳手段,促进能源体系的灵活性与可持续性;其二,对现有合成氨装置实施绿色转型,通过部分采用绿氢替代化石原料,逐步释放并扩大合成氨的产能与环保效益。 展开更多
关键词 电解制氢 可再生能源 合成氨
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基于多端直流的可再生能源制氢系统运行控制 被引量：6
20
作者 邓卫 裴玮 +3 位作者 孔力 张学 叶华 丁立 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期27-35,共9页
该文针对可再生能源制氢系统,提出一种涵盖电力电子变压器、电压源型变换器、DC/DC变换器等单元的协同运行控制方法。首先建立基于低压多端直流的可再生能源制氢系统典型结构,分析不同类型电力电子变换单元的本地控制策略;然后,构建系... 该文针对可再生能源制氢系统,提出一种涵盖电力电子变压器、电压源型变换器、DC/DC变换器等单元的协同运行控制方法。首先建立基于低压多端直流的可再生能源制氢系统典型结构,分析不同类型电力电子变换单元的本地控制策略;然后,构建系统整体运行模式,并针对各模式提出多电力电子变换单元的控制策略配合与切换方法。最后通过Matlab/Simulink搭建可再生能源制氢系统仿真模型,对提出的协同运行控制方法进行分析验证。 展开更多
关键词 可再生能源 功率控制 制氢 多端直流 运行
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