波动工况下PEM电解槽负荷一维机理建模及动态响应

针对质子交换膜电解槽接入电力系统时缺乏兼顾高精度与高效求解的动态模型问题，提出一种基于流体力学守恒方程的一维机理建模方法，构建涵盖U-I特性、物质与能量传输的多物理场耦合模型，并采用四阶龙格-库塔法求解。仿真结果表明：稳态下电压与压力正相关、与温度负相关，氧中氢含量沿流道递增至阳极出口达峰值；动态阶跃下氢含量呈非单调响应，经历反应主导的快速上升与渗透主导的缓变阶段；风电波动下氢含量受反应速率主导，剧烈波动可能导致浓度超限，流速协同调控可有效抑制越限风险，提升运行安全性。

针对质子交换膜(proton exchange membrane,PEM)电解槽负荷接入电力系统分析缺乏兼顾高精度与快速求解的动态模型问题,该文提出一种基于流体力学守恒方程PEM 电解槽负荷一维机理模型构建方法,建立涵盖 U-I 特性方程、物质传输与能量传递的多物理场耦合模型,并采用四阶龙格-库塔法进行迭代求解.通过静态、动态阶跃及风电波动工况仿真表明,PEM 电解槽稳态工况下电压分别与压强、温度呈正/负相关性,氧中氢含量沿流道方向递增至阳极出口处达到峰值;动态阶跃工况下的氧中氢含量非单调动态响应,其经历化学反应主导的快速上升与氢渗透主导的缓变阶段;风电波动工况下,氧中氢含量全程受化学反应速率主导,短时剧烈波动或将导致浓度激增超限,流速协同调控可抑制氧中氢含量越限风险,降低PEM电解槽潜在的运行安全问题.