电解水制氢标准体系研究与需求分析

碳达峰、碳中和目标愿景下,发展氢能产业是能源绿色低碳转型发展的重要途径。电解水制氢是近、中期清洁氢的重要来源,同时,也是解决可再生能源消纳的重要方式。我国电解水制氢产业即将进入快速发展期,为规范产业发展,现阶段亟需建立电解水制氢标准体系。基于我国氢能产业标准体系,结合电解水制氢技术水平和发展趋势,从材料与零部件、设备、系统、综合评价4个方面构建电解水制氢标准体系,标准体系涵盖15个技术领域,39个标准系列以及若干具体标准,详细分析各技术领域标准需求,为开展电解水制氢标准规划和制修订工作提供指导。     

碳中和目标下电解水制氢关键技术及价格平准化分析

随着低碳清洁氢发展成为全球共识,各国制氢技术路线均立足本地氢源潜力和未来氢能产业需求,呈现低碳氢、清洁氢到可再生氢的梯次发展趋势。电解水制氢技术的发展是低碳清洁氢气供给的突破口。该文首先对电解水制氢技术进行综述,介绍包括美国、日本、欧洲等国家电解水制氢技术路线图和技术指标目标;然后深入分析国内电解水技术发展现状,并与国外技术水平进行了差距量化对标,在此基础上提出我国电解水制氢潜在的技术路线;最后分析目前中国平准化低碳清洁氢成本,并且对中国2020～2050年平准化低碳清洁氢成本进行了预测。降低低碳清洁氢气平准化价格,需要从技术、商业模式创新等多方面协同发力,从而发挥其在能源转型及深度脱碳方面的作用。     

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径.介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电...     

电解水制氢在丹麦能源系统中的发展与应用

电解水制氢技术,因其在绿氢产业链条中的重要作用,近年来在全球获得了广泛的关注和快速发展。作为绿色国度的代表,丹麦在提升电解水制氢相关技术及其产业链发展的同时,结合其能源系统固有特色,将电解水制氢这一设备层级技术与Power-to-X、风力发电、区域能源及海上能源岛等一系列能源系统升级和转型方案深度融合,从而达到相辅相成、相互促进的目的。针对这一特色,阐述了电解水制氢在丹麦的发展、应用现状及面临的挑战,为相关技术及产业的发展提供了国际上的经验与参考。     

可再生能源制氢建模技术研究

基于电氢转化机理的氢储能技术能够实现风光消纳，平抑风光波动，可作为重要的可再生能源发电支撑形式。构建多元仿真模型是推进风-光-氢耦合系统设计与控制的重要手段，介绍了风力发电、光伏发电及电制氢的机理模型及常用简化模型，对比了不同可再生能源发电形式与制氢的耦合特征。结合国内外建模案例，阐述了仿真模型在运行控制优化、源-网-荷互动、容量配置方面的应用价值。结合技术发展现状，从多物理场、多时间尺度、多元素三个方面对技术的发展进行分析与展望。通过对可再生能源耦合制氢建模基础的综述，可促进相关平台、工程建设，加快实现向零碳供能、绿色用能的能源结构转型。     

高效零碳排放智能家庭氢储能系统中试应用

氢能作为未来清洁能源的重要组成部分,凭借清洁、高效和资源丰富等特点,有望成为新一轮能源技术变革方向。绿氢实现了零碳排放,对实现碳中和目标意义重大。研制一套太阳能光伏零碳排放的家庭氢储能系统技术方案,对研究电解水制氢技术问题及规模化工程应用有重要的指导意义。本文从关键材料、核心部件、软件算法和系统集成四个方面进行研究,提出了一种高效零碳排放的智能家庭氢储能系统的设计方案并实现中试应用。     

生物质制氢技术研究综述

合理开发利用可再生清洁能源氢能,能够促进我国能源结构转变升级,推动社会绿色可持续发展。在“双碳”目标下,生物质制氢技术被认为是一种发展潜力巨大的绿色环保制氢技术,可分为热化学法与生物法。综述了这两种方法所涉及的蒸汽气化、超临界水气化、生物质热解重整、光发酵、暗发酵等制氢技术的原理、影响因素、优缺点及研究现状,并且综合分析常见生物质制氢技术存在的技术壁垒与发展障碍。对于生物质制氢技术的发展具有一定指导意义。     

“十四五”规划下氢能政策与电解水制氢研究

随着“十四五”发展规划的发布,氢能在我国未来能源体系的地位进一步确定,发展氢能技术,推广氢能产业发展是国家和各省市地区都在考虑的重要事项。为此,国家部委和省市发布氢能政策支持当地氢能产业发展。制氢是氢能产业链的重要一环,而电解水制氢技术是最有前途的氢能获取方式。电解水制氢技术依然面临高成本、耐久性、运行稳定性等挑战。国内外相继开展了电解水制氢示范项目,促进制氢技术发展和商业化运营的推广。     

绿色氢能综合利用技术

氢气是一种清洁的能源媒介,燃烧时不产生温室气体和有害污染物。通过可再生能源电解水制取的氢气称为绿氢,绿氢制取过程中几乎没有碳排放,是未来节能减碳、能源转型的重要途径。电力系统与氢能产业相耦合是行业发展的关键环节,利用新能源风光互补发电制氢,不仅实现了能源的长期储存和利用,还提高了可再生能源消纳效率。为了深化绿氢综合利用成效,研究新能源制氢相关技术、电氢耦合技术、含氢能源的综合能源系统规划及运行调度技术等具有重要意义。     

氢电综合能源供应微电网的优化调度

利用可再生能源进行制氢和供电是提高微电网经济效益的手段之一。对氢电综合能源供应微电网进行优化调度,可提高系统供能可靠性和可再生能源利用率。建立了氢电综合能源供应微电网的系统结构,利用可再生能源电解水制氢供应氢负荷需求,通过储氢罐存储剩余氢能,采用燃料电池补充电负荷的不足。分析了可再生能源和负荷变化下的微电网运行模式,提出了保证供能可靠性的微电网综合协调调度策略。建立了以系统运行收益最大化为目标函数以及负荷失电和失氢率、弃风与弃光率等为约束条件的微电网优化调度模型。案例分析表明,提出的优化调度方法能够实现氢和电负荷的可靠供应,微电网可以获得较高的收益,同时可再生能源的利用率得到提高。     

促进低碳转型的微网灵活性资源协同效应及经济性分析

随着可再生能源的发展,如何提升电力系统的灵活性以保障电力供应的稳定性是一个关键问题。考虑煤电机组、可再生能源、电化学储能和电解水制氢系统,通过混合整数线性规划方法模拟微网一年的运行情况,探究了如何配置电化学储能和电解水制氢系统（灵活性负荷）这两种灵活性资源以更好地促进可再生能源发展及提升系统经济性,并分析了碳交易价格以及风光资源禀赋差异对微网系统灵活性资源配置的影响。最后,探究了电化学储能和电解水制氢这两种灵活性资源技术进步对及系统经济性的影响。结果显示,灵活性资源协同可以使微网系统的净成本降低22.17%;而且随着碳交易价格提升,将促进电解水制氢系统的发展。     

高渗透率可再生能源情景下氢能发展分析

随着CO2所带来的温室效应日益显著,各国着手依托氢能实现氢能转型.然而,当前氢能制取对传统化石能源依赖严重,高渗透率可再生能源情景为氢气可持续发展带来了契机.针对高渗透率可再生能源情景下氢能发展问题研究,首先明晰了我国发展氢能的战略意义,开展了高渗透率可再生能源情景下"电-氢"耦合分析,并进一步提出电解水制氢是高渗透率...     

碳中和目标下制氢关键技术进展及发展前景综述

本文围绕制氢关键技术的研究进展进行综述,分析了氢能发展的背景,整理并解读了当前我国与氢能相关的政策,并调研了几项国内典型制氢项目。对氢能产业链中制氢环节应用现状及关键技术原理进行了梳理和对比,包括煤制氢、醇类制氢及电解水制氢技术的原理、电解槽结构及数学模型,并分析了由“灰氢”到“绿氢”转化的重要意义,为我国“绿氢”制取关键技术的发展提供借鉴和参考。     

离网式光伏电解制氢系统供电单元设计技术探讨

可再生能源制氢是促进新能源电力消纳、实现零碳氢能的重要方式。与并网制氢模式相比,光伏离网制氢具有成本低、部署灵活的优点。以离网光伏电解水制氢系统为研究对象,对比了光伏并网制氢与光伏离网制氢的不同,讲述了3种制氢电解槽与可再生能源结合的适用性。重点阐述了基于碱性电解水制氢设备的离网制氢系统结构设计、电解槽的光伏直流供电单元设计、制氢辅助系统交流供电单元设计、安全供电控制单元设计,分析了系统设计和控制过程中应重点关注的问题。储能的容量配置方法和双备份的可靠供电方法为离网式光伏制氢系统提供了技术参考。     

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

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。     

风电制氢经济性及发展前景分析

风能等可再生能源具有随机性、间歇性和波动性等特点,利用风电等可再生能源发电制氢,实现可再生能源多途径就近高效利用,是未来清洁能源替代的重要方向之一。考虑利用风电通过碱性电解水制氢,以氢燃料电池车作为终端应用,利用平准化成本分析法和内部收益率法分析制氢及储运等全环节成本效益变化,提出了考虑产业链传导的风电全电量制氢经济分析模型,并与并网发电进行经济性对比,为全面平价上网背景下新能源消纳受限地区风电产业新的发展模式提供参考。     

碱性电解槽运行特性数字孪生模型构建及仿真

基于传感技术、物联网技术、仿真建模技术的数字孪生技术通过物理模型与数据驱动模型的融合,已成为一种实现物理实体的真实状态仿真比对与推演评估的先进且可行的新技术。碱性电解水制氢槽是电解水制氢系统中的关键设备,基于数字孪生技术构建碱性电解槽运行特性模型,实现其特性仿真与状态评估中的应用,对电解槽的信息化、数字化及对可再生能源发电制氢系统的整体优化具有重要意义。该文首先基于碱性电解槽相关试验及制氢机理,建立了碱性电解槽阻抗特性数字孪生模型;然后选择电解槽总电压、总电流及槽体温度等特性表征参数作为观测变量,融合数学驱动模型和电化学机理模型,构建碱性电解槽运行特性数字孪生体系统;最后基于Matlab/Simulink实现碱性电解槽数字孪生模型的仿真,主要包括温升特性仿真模型、功率调节仿真模型、产氢效率仿真模型和分离罐特性仿真模型。     

风电耦合电解水制氢技术研究

由于氢能具有单位质量热值高、用途广泛和可再生等优点,越来越多科研工作者对氢能产生了兴趣。文章对目前主流制氢路线做了对比,发现电解水制氢与风电耦合具有很大的优势。分析孤网、并网和非并网三种运行模式下的技术可行性。结论表明“孤网运行:风力发电+电解水制氢设备+储能设施”的耦合模式最具有发展潜力,为将来开展大规模风电耦合制氢提供可选的技术思路。     

面向新能源规模化消纳的绿氢化工技术研究现状与关键支撑技术展望EI北大核心CSCD

可再生能源电解水制取“绿氢”并进一步合成氨、醇等化工产品,是促进新能源消纳,实现电力、化工行业深度脱碳的重要技术方向。绿氢化工技术涉及电力、化工等多学科深度交叉,但当前绿氢相关研究综述以制氢技术自身为主,尚缺乏绿氢规模化利用、绿氢与下游化工产业耦合接入电力系统等方面的梳理。为填补上述空缺,支撑绿氢化工技术发展,推动可再生能源消纳及绿氢规模化利用,首先概述绿氢化工系统各工段原理及技术特性;然后分别从绿氢化工系统自身及接入电力系统的视角梳理研究现状,分析现有研究不足;最后,展望支撑绿氢化工发展的制氢系统规模化设计与灵活调控、柔性化工合成仿真模拟、面向电力平衡调控的多工段协调控制技术,提出接入电力系统及运行的支撑系统开发需求。     

“碳达峰、碳中和”目标下混氢天然气技术应用前景分析

氢能是我国实现“2030年前碳达峰,2060年前碳中和”的重要能源载体,基础设施发展动力不足是制约其大规模发展的重要因素。将氢气与天然气掺混形成混氢天然气(hydrogen enriched compressed natural gas,HCNG),并注入全国天然气管网,能够实现氢能的跨省区输运和利用,从而有效促进可再生能源的大规模消纳,助力“双碳”目标的早日实现。为此,该文全面探究混氢天然气技术在我国的应用前景。首先,从多角度评估氢能在我国碳减排进程中的发展潜力,并针对混氢天然气供应链的关键环节开展技术经济分析;随后,展望混氢天然气在我国能源系统的中长期发展路径;最后,阐述混氢天然气技术发展过程中一系列待研究的关键问题。