Planification de la capacité du système hybride de production d'hydrogène alcalin et à membrane échangeuse de protons avec caractéristiques dynamiques à l'échelle de la minute de l'électrolyseur

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摘要

【Objectif】 Le fonctionnement de l'électrolyseur présente des problèmes tels que l'adaptation aux fluctuations de puissance des nouvelles énergies et les mécanismes de démarrage/arrêt. Le modèle de configuration de capacité à long terme ne peut pas décrire précisément les caractéristiques dynamiques, ce qui affecte la précision de la planification de la capacité du système de production d'hydrogène. 【Méthode】 En prenant pour objet d'étude un système hybride de production d'hydrogène composé d'électrolyseurs alcalins (ALK) et à membrane échangeuse de protons (PEM), une méthode de planification de capacité hybride à l'échelle de la minute a été proposée. Tout d'abord, un modèle de contrôle de démarrage/arrêt à l'échelle de la minute a été conçu pour décrire précisément l'état de fonctionnement des deux types d'électrolyseurs ; ensuite, pour résoudre les problèmes de faible capacité d'adaptation aux fluctuations et de longs temps de démarrage/arrêt des électrolyseurs ALK, une stratégie de répartition de puissance priorisant la stabilité de l'ALK a été élaborée ; enfin, une optimisation multi-objectifs a été réalisée pour la planification de capacité du système hybride, avec une solution basée sur l'algorithme à contraintes ε augmentées pour trouver l'ensemble de Pareto. 【Résultats】 Les résultats de simulation montrent que : avec une capacité installée de 20 MW pour l'éolien et le solaire et un coût d'investissement du système de 25 millions de yuans, le modèle à l'échelle de la minute améliore la production moyenne journalière d'hydrogène de 14,7% par rapport au modèle traditionnel à l'échelle de 15 minutes, réduit le coût unitaire de production d'hydrogène de 7,5% et diminue le taux de rejet d'électricité de 63,6%. De plus, avec une précision d'ordonnancement à la minute, la proportion ALK/PEM s'optimise progressivement avec l'investissement : en dessous de 25 millions, ALK représente plus de 90%, tandis qu'au-delà de 30 millions, la part d'investissement en PEM atteint 19,4%. En comparaison, dans le modèle à 15 minutes, à 20 millions d'investissement, la capacité ALK/PEM atteint 4:1, ce qui entraîne une montée prématurée de la part PEM, non conforme à la réalité technique et réduisant les paramètres de production, indiquant que l'ordonnancement à plus grande échelle temporelle peut entraîner un désaccord de capacité.

关键词

électrolyseur; production d'hydrogène hybride; optimisation multi-objectifs; optimisation de la configuration de capacité; énergie renouvelable

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