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计及源荷不确定性的综合能源生产单元运行调度与容量配置两阶段随机优化
引用本文:渠秀媛, 李青山, 余潜跃, 等. 面向海上风电的碱性电解水制氢系统热力学分析与优化设计[J]. 中国舰船研究, 2024, 19(4): 82–91. DOI: 10.19693/j.issn.1673-3185.03658
作者姓名:渠秀媛  李青山  余潜跃  孙立
作者单位:1.东南大学 能源与环境学院,江苏 南京 211189;2.东南大学 能源热转换与控制教育部重点实验室,江苏 南京 211189
基金项目:江苏省科技厅“双碳”项目资助(BE2022040);南京市科技局科技发展计划资助项目(202211007)
摘    要:
目的

为了最大化利用电能与海水资源,针对海上风电的碱性电解水(AWE)制氢系统进行热力学分析和优化设计,研究工作压力、工作温度、碱液流量等对系统运行特性的影响。

方法

基于热力学、电化学及质量平衡模型,通过Aspen Plus软件建立碱性电解水制氢的热力学平衡模型,并与实验结果进行对比验证。

结果

结果表明,此方案碱性电解水制氢系统最佳工作压力和工作温度分别为9 bar和70 ℃,最佳碱液流量为1 600 t/h。
系统能量损失和㶲损随输入电流密度的增加而增加。碱性电解输入电流密度为3 000 A/m2时,系统能量效率和㶲效率分别为63.58%和57.27%,系统能量损失占总能量投入的26%,其中电解槽㶲损最高,占系统总㶲损的93.39%。

结论

通过该参数优化方法,可以得到合适的工作参数范围,能够为海上风电制氢参数选择提供参考。




关 键 词:海上风电  碱性电解水制氢  热力学  参数优化
收稿时间:2023-11-21
修稿时间:2024-02-05
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