【Ziel】 Im Betrieb von Elektrolyseuren bestehen Probleme wie die Anpassung an Schwankungen der Leistung erneuerbarer Energien und Start-Stopp-Mechanismen. Langfristige Kapazitätsplanungsmodelle können deren dynamische Eigenschaften nicht genau beschreiben, was die Genauigkeit der Kapazitätsplanung des Wasserstofferzeugungssystems beeinträchtigt. 【Methode】 Als Untersuchungsobjekt wurde ein hybrides Wasserstofferzeugungssystem mit alkalischen (ALK) und Protonenaustauschmembran- (PEM) Elektrolyseuren gewählt, und eine Kapazitätsplanungsmethode im Minutenmaßstab für das hybride System vorgeschlagen. Zunächst wurde ein Start-Stopp-Regelungsmodell im Minutenmaßstab entwickelt, um den Betriebszustand der beiden Elektrolysetypen präzise zu beschreiben; zweitens wurde aufgrund der schlechten Anpassungsfähigkeit von ALK-Elektrolyseuren an Schwankungen und der langen Start-Stopp-Zeiten eine Leistungszuteilungsstrategie entworfen, die die stabile ALK-Betriebsführung priorisiert; schließlich wurde eine multiobjektive Optimierung der Kapazitätsplanung des hybriden Systems durchgeführt, wobei ein erweitertes ε-Einschränkungsalgorithmus zur Lösung der Pareto-Mengen angewendet wurde. 【Ergebnisse】 Die Simulationsergebnisse zeigen: Bei jeweils 20 MW installierter Wind- und Solarleistung und Investitionskosten des Systems von 25 Millionen Yuan steigert das vorgeschlagene 1-Minuten-Modell die durchschnittliche Tageswasserstoffproduktion um 14,7 % gegenüber dem traditionellen 15-Minuten-Modell, senkt die Wasserstoffproduktionseinheitskosten um 7,5 % und reduziert die Stromabwurfrate um 63,6 %. Zudem optimiert sich bei 1-Minuten-Planungsgenauigkeit das ALK/PEM-Verhältnis mit zunehmenden Investitionen progressiv: Unter 25 Millionen Yuan beträgt der ALK-Anteil über 90 %, bei über 30 Millionen Yuan steigt der PEM-Anteil auf 19,4 %. Im Vergleich erreicht das 15-Minuten-Modell bei 20 Millionen Yuan Investition ein ALK/PEM-Verhältnis von 4:1, was eine vorzeitige Erhöhung des PEM-Anteils zur Folge hat, was sowohl den Ingenieurrealitäten widerspricht als auch die Produktionsparameter verschlechtert und zeigt, dass die Planung auf längeren Zeitmaßstäben Kapazitätsfehlausrichtungen verursachen kann.

Elektrolyseur; hybride Wasserstoffproduktion; Multi-Objektiv-Optimierung; Kapazitätskonfigurationsoptimierung; erneuerbare Energien