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光储直流微网电解制氢系统控制与优化配置研究
Research on Control and Optimal Configuration of Photovoltaic-Energy Storage DC Microgrid Electrolysis Hydrogen Production System
高诚 · 苏建徽 · 瞿晓丽 · 解宝 等6人 · 太阳能学报 · 2025年1月 · Vol.46
为实现光储直流微电网的柔性制氢并提升系统经济性，结合光伏阵列、储能电池与电解槽运行特性，提出基于直流母线电压信号的协调控制策略，实现电解制氢装置“荷随源动”的运行模式。在此基础上，构建以系统成本最小化为目标的容量优化配置模型，采用麻雀搜索算法（SSA）进行求解，并结合实际光伏制氢工程数据开展算例与经济性分析。最后通过仿真验证所提控制策略的有效性。
解读: 该光储直流微网制氢系统研究对阳光电源光储氢一体化解决方案具有重要应用价值。基于直流母线电压的协调控制策略可直接应用于ST系列储能变流器与SG系列光伏逆变器的协同控制，实现电解槽负载的柔性调节。麻雀搜索算法的容量优化配置方法可集成至iSolarCloud云平台，为PowerTitan储能系统与光伏阵列...
考虑电解槽运行特性的风电制氢电解槽阵列优化控制
Optimal Control of Electrolyzer Arrays for Wind Power to Hydrogen Considering Electrolyzer Operating Characteristics
许子怡 · 孙立政 · 肖举栋 · 王丰 等5人 · 高电压技术 · 2025年5月 · Vol.51
为提升大规模风电制氢系统中电解槽阵列的制氢效率、产氢量及运行寿命，提出一种考虑电解槽运行特性的优化控制方法。基于电解槽的效率、产氢量、启停及寿命衰减模型，量化系统优化目标与评估指标；结合历史运行数据，根据风电功率动态分配电解槽阵列的运行状态与功率，确定各状态下的电解槽编号并实施状态切换。多场景仿真结果表明，该方法显著提升了制氢效率、产氢量、设备寿命及经济收益，验证了其有效性与可行性。
解读: 该电解槽阵列优化控制技术对阳光电源新能源制氢业务具有重要应用价值。研究中的功率动态分配策略可直接应用于阳光电源风光制氢系统的PCS控制器，结合SG系列光伏逆变器的MPPT算法，实现波动性可再生能源与电解槽阵列的最优匹配。其寿命衰减模型与启停优化策略可借鉴至ST系列储能变流器的电池管理系统，通过历史数...
基于自适应状态切换的混合电解槽阵列滚动优化策略
Rolling Optimization Strategy for Hybrid Electrolyzer Arrays Based on Adaptive State Switching
胡亚峰 · 赵希 · 杨文龙 · 朱文超 等5人 · 太阳能学报 · 2025年1月 · Vol.46
为提升水电解制氢系统与风电的匹配性，针对碱性与质子交换膜电解槽构成的混合系统功率分配问题，提出一种基于自适应状态切换的滚动优化策略。相较于单一系统，混合系统在简单启停与常规滚动优化下效率分别提升2.81和5.92个百分点。三种策略对比表明，所提方法使负荷分配更均衡，系统效率提升4.57个百分点，日产氢量增加0.354 t（提升16.40%），电解槽平均利用率提高18.82个百分点，风能利用率提升13.71个百分点。
解读: 该混合电解槽阵列滚动优化策略对阳光电源氢能业务拓展具有重要参考价值。研究中的自适应状态切换与功率分配算法可直接应用于阳光电源正在布局的风光制氢系统集成方案，特别是与ST系列储能变流器协同构建"新能源+储能+制氢"多能互补系统。该策略提升16.40%产氢量和13.71%风能利用率的成果，可借鉴到SG逆...
电解槽：趋势、电气建模及其动态响应综述
Electrolysers: A Review on Trends, Electrical Modeling, and Their Dynamic Responses
Mahyar Tofighi-Milani · Sajjad Fattaheian-Dehkordi · Matti Lehtonen · IEEE Access · 2025年1月
全球向电力系统高比例可再生能源集成运动以应对气候变化，突显清洁能源在未来能源系统可持续发展中的重要性。同时氢能作为清洁燃料在工业和交通等领域日益突出。然而可再生能源间歇性给供需平衡和电网稳定性带来挑战，需要高效储能解决方案。氢经济为电力系统平衡管理挑战引入新维度。在电气建模特别是电力系统稳定性分析方面，电解槽动态模型至关重要。由过剩可再生能源驱动的水电解已成为制氢的有前景方法，促进可持续能源实践进步。本文概述电解技术，探索碱性、质子交换膜和固体氧化物电解槽的电气行为，同时从建模角度分类。分别研究...
解读: 该电解槽综述对阳光电源氢能和储能系统集成有前瞻性参考价值。阳光可探索电解制氢在可再生能源消纳和长时储能中的应用。电解槽电气建模技术对阳光开发电解槽电源和能量管理系统有指导意义。动态响应分析对阳光储能系统与电解槽协同控制有价值。电解槽作为灵活性负荷参与电网调节，与阳光虚拟电厂理念一致。该综述为阳光探索...
风力发电机直驱电解制氢的自适应功率协调控制
Adaptive Power Coordination Control for Electrolysis Hydrogen Directly Driven by Wind Turbines
Hanghang He · Yanghong Xia · Limin Li · Qifan Feng 等5人 · IEEE Transactions on Power Electronics · 2024年9月
电解制氢已成为一种颇具前景的消纳风电的方式。然而，风力发电机与电解槽之间的协调面临着巨大挑战。为填补这一空白，本文提出了一种适用于风氢耦合系统的自适应功率协调控制方法。首先，为风力发电机设计了一种动态电压 - 转速下垂控制方法，使其能够根据直流母线电压在最大功率模式或功率限制模式下对输出功率进行无缝调节。其次，为电解槽采用了一种自适应电流控制方案，该方案利用直流母线电压信号并考虑了允许的电流限制值。通过将直流母线电压水平作为信息载体，可利用上述两种控制策略实现风氢自适应功率协调控制方法。最后，所...
解读: 从阳光电源的业务视角来看，这项风电制氢自适应功率协调控制技术具有重要的战略参考价值。该研究提出的动态电压-速度下垂控制方法和自适应电流控制方案，本质上解决了波动性可再生能源与电解槽负载之间的功率匹配难题，这与我司在光伏制氢领域面临的核心技术挑战高度一致。 该技术的创新之处在于将直流母线电压作为信息...
晶闸管整流器在高功率氢电解槽中的建模与优化 sizing
Modeling and Optimal Sizing of Thyristor Rectifiers for High-Power Hydrogen Electrolyzers
Álvaro Iribarren · Ernesto L. Barrios · Pablo Sanchis · Alfredo Ursúa · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年5月
晶闸管整流器是当前高功率电解槽最常见的供电方案，通常需配置直流侧电感，显著增加系统成本。本文提出一种无需直流侧电感、仅依赖交流侧滤波电感的新型设计方法，并针对电解槽近似恒压负载特性，建立了适用于6脉波和12脉波晶闸管整流器的新型解析模型。该模型可准确确定给定触发角下的工作点，避免传统模型因假设感性或恒流负载而导致的系统误设计问题。通过仿真与实验验证了模型精度，并成功应用于5.5 MW电解槽用12脉波整流器的优化设计，证明其在工业级电解制氢系统中的适用性与优势。
解读: 该晶闸管整流器优化设计技术对阳光电源氢能电源系统产品线具有重要应用价值。研究提出的无直流侧电感设计方案可直接应用于公司大功率电解制氢电源系统，显著降低系统成本和体积。针对恒压负载特性的解析模型突破了传统恒流假设局限，可指导阳光电源开发更精准的电解槽专用整流器控制算法。该技术与公司在ST储能变流器上积...
考虑多物理场暂态的质子交换膜电解槽等效电路建模
Equivalent Circuit Modeling of Proton Exchange Membrane Electrolyzer Considering Multi-physics Transients in EMTP-type Simulators
Yue Xia · Zhaoran Wang · Shaahin Filizadeh · Juan Su 等6人 · IEEE Transactions on Energy Conversion · 2025年9月
电磁暂态程序（EMTP）广泛用于电力系统电磁暂态仿真。近年来，电解槽作为实现可再生能源制氢及提升系统灵活性的可控负荷，其在电力系统中的应用备受关注。为拓展EMTP对电解槽多物理场暂态过程的模拟能力，本文提出了一种适用于质子交换膜电解槽（PEMEL）的等效电路模型。通过电、质量传递与热力学量之间的类比，构建了包含电流、电压、物质传输、压力、热传递和温度动态的电路模型，并利用标准元件库在EMTP中实现。模型在稳态与暂态条件下均与实验数据吻合良好，并应用于电-气综合系统，验证了其有效性与实用性。
解读: 该PEMEL等效电路建模技术对阳光电源氢能储能系统开发具有重要价值。可直接应用于：1）ST储能系统与电解槽耦合的电-氢综合储能方案，通过EMTP仿真优化变流器与电解槽的暂态交互特性；2）光伏制氢系统中SG逆变器的协调控制策略设计，基于多物理场模型预测电解槽动态响应，提升MPPT算法在波动工况下的适配...
基于水电解和太阳能的绿色氢气生产原型装置的设计、制造与测试
Design, manufacturing, and testing of a prototype green hydrogen production plant based on water electrolysis and solar energy
Ronald Mas · Luis Quispe · Diego Pichilingue · Antonios Antoniou 等8人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.345
摘要 本文描述了一种基于太阳能驱动水电解技术的绿色氢气生产原型装置的开发过程。该原型装置的开发包括多个不同阶段：首先，确立了利用原型装置生产绿色氢气的最新研究现状；其次，对氢气生产系统进行了合理选型与规模设计，包括所需的光伏系统；随后，对所设计的绿色氢气生产装置（GHPP）原型进行了制造、组装，并在多种运行条件下进行测试，以评估高效生产清洁能源的可行性；最后，基于光伏（PV）系统与电解（EL）系统之间的两种耦合方式——直接耦合与间接耦合，所开发的GHPP原型被用于有效生成绿色氢气。所设计的GHP...
解读: 该光伏制氢原型系统对阳光电源PV-电解耦合方案具有重要参考价值。研究验证了直接/间接耦合模式对系统效率的影响,可指导SG系列逆变器优化直流耦合拓扑,降低传输损耗。PEM电解器的波动性负载特性与ST储能系统的缓冲调节功能高度契合,PowerTitan可平抑光伏波动并提升制氢稳定性。系统距离对效率的敏感...
多工业电解槽在可再生能源制氢系统中的调度：一种协调的有功-无功功率管理方法
Scheduling Multiple Industrial Electrolyzers in Renewable P2H Systems: A Coordinated Active-Reactive Power Management Method
Yangjun Zeng · Yiwei Qiu · Jie Zhu · Shi Chen 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年8月
大规模可再生能源制氢（ReP2H）系统通常包含多个由晶闸管整流器（TR）供电的电解槽（ELZ），其有功与无功负荷呈非线性且不可解耦的关系。多台ELZ的启停与负荷分配影响能量转换效率及电网功率流动，不当调度可能导致无功过载，引发电压越限与网损增加。本文首先分析ELZ能效与无功负荷间的权衡关系，进而提出一种联合有功-无功功率管理方法，通过协调ELZ、可再生能源、储能与无功补偿装置的运行，提升系统整体效益。采用混合整数二阶锥规划（MISOCP）建模，并设计分解算法以适用于大规模系统。基于中国内蒙古风光...
解读: 该协调有功-无功功率管理技术对阳光电源光储制氢系统集成方案具有重要应用价值。研究中的MISOCP优化算法可直接应用于PowerTitan储能系统与SG系列光伏逆变器的协调控制，通过ST储能变流器的四象限运行能力提供动态无功补偿，解决电解槽晶闸管整流器引发的无功过载问题。该方法可集成至iSolarCl...
关于电解槽装置爬坡速率限制的研究：建模基础与系统级影响分析
On the Ramp-Rate Limitation of Electrolysis Plants: Modeling Fundamentals and System-Level Impact Analysis
Nikita Taranin · Mehdi Ghazavi Dozein · Oscar Saborío-Romano · Nicolaos A. Cutululis · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2025年9月
本文研究了电解槽的爬坡速率限制及其对电力系统动态特性的影响。随着绿氢生产的扩大，理解电解槽的动态行为对电网稳定至关重要，尤其是在功率平衡和频率调节等辅助服务方面。研究识别了限制电解槽启停速率的技术因素，涵盖电堆技术、逆变器及厂站层面，并进一步划分为基于物理机理与安全相关的限制。通过结合电解槽动态模型与制氢厂爬坡速率约束，构建包含电化学机制、等效电路及下游产氢模型的综合模型，并设计带爬坡速率限制的功率电子控制方案。分析揭示了电解槽功率变化、爬坡速率限制与氢气产量间的关联，表明速率限制直接影响下游制...
解读: 该电解槽爬坡速率限制研究对阳光电源氢能储能系统具有重要应用价值。研究揭示的电堆动态特性与功率电子控制方案可直接应用于ST系列储能变流器与电解槽的协同控制，优化制氢储能系统的功率响应特性。爬坡速率约束建模方法可集成至PowerTitan储能系统的能量管理策略，在光伏-储能-制氢耦合场景中实现频率调节与...
零能耗住宅小区集成太阳能系统的动态分析与多目标优化
Dynamic analysis and multi-objective optimization of an integrated solar energy system for Zero-Energy residential complexes
Saleh Mobayena1 · Ehsanolah Assarehbc1 · Ali Dezhdard1 · Siamak Hoseinzadehe1 等5人 · Energy Conversion and Management · 2025年1月 · Vol.341
摘要 本研究提出并评估了一种新型的集成太阳能系统，旨在实现可持续和零能耗住宅建筑。该系统集成了光伏光热（PVT）太阳能板、热泵、电解槽、燃料电池、反渗透海水淡化装置以及储热罐，能够同时供应电力、供暖、制冷和饮用水。针对太阳能系统中的一个主要挑战——能源产出的间歇性问题，本研究采用包括基于氢气的电解和燃料电池系统在内的储能解决方案，以稳定昼夜周期间的能源供应。该能源系统设计用于满足位于圣地亚哥的一个由160个住宅单元组成的住宅小区的能源需求，每个单元面积为110平方米。通过TRNSYS软件对整个年...
解读: 该零能耗住宅综合能源系统研究对阳光电源具有重要战略价值。系统集成光伏、储能、氢能的架构与我司ST系列储能变流器+SG逆变器组合方案高度契合。文中采用RSM多目标优化方法(全生命周期成本、功率容量、热舒适度)可直接应用于PowerTitan储能系统的容量配置优化。氢储能作为长周期储能补充,为我司拓展电...
关于退化建模在包含可再生能源与储能的混合能源系统鲁棒设计中的重要性
On the importance of degradation modeling for the robust design of hybrid energy systems including renewables and storage
Francesco Superchi · Antonis Moustakis · George Pechlivanoglou · Alessandro Bianchini · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 由于额外的复杂性和计算成本，迄今为止大多数关于混合能源系统的经济技术分析都忽略了组件的长期性能衰减。本研究提出了一种新颖的模拟方法，该方法在考虑退化效应的同时保持了合理的计算成本，相较于完整的基于物理机制的模型实现了88.5%的时间节省，而在估计长期影响时仅引入0.015%的误差。所提出的方法通过一个实际案例研究——即提洛斯岛混合能源系统的升级改造，以实现完全能源自给——进行了验证，该系统依靠光伏和风能发电，并由锂离子电池与氢链系统（电解槽、压缩机、储氢罐和燃料电池）组合提供支持。该新型模...
解读: 该退化建模研究对阳光电源储能系统设计具有重要价值。研究揭示忽略退化会导致电解槽低估103%、储氢罐低估31.5%、电池低估59.6%,这直接关系到PowerTitan储能系统和ST系列PCS的容量配置准确性。建议将该快速退化仿真方法集成到iSolarCloud平台,结合实际运行数据优化光储氢混合系统...
优化澳大利亚偏远社区的混合能源系统：倾角在经济型绿色氢气生产中的作用
Optimizing hybrid energy systems for remote Australian communities: The role of tilt angle in cost-effective green hydrogen production
Tushar Kanti Roy · Sajeeb Sah · Amanullah Maung Than Oo · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.391
摘要 本研究探讨了集成光伏（PV）面板、电池、燃料电池（FC）、电解槽（EL）和氢气储罐（HT）的混合能源系统（HES），以满足澳大利亚偏远社区的能源需求。分析了两种系统配置：A型（PV/Batt/FC/EL/HT）和B型（PV/FC/EL/HT），重点关注成本效益、能源可靠性和氢气产量。采用了多种优化技术，包括布谷鸟搜索算法、非支配排序遗传算法II（NSGA-II）、序列二次规划算法（SQPA）、花粉授粉算法、约束粒子群优化（PSO）和和声搜索算法，以确定最优系统配置。当采用NSGA-II进行...
解读: 该混合能源系统研究对阳光电源ST储能系统与SG逆变器协同优化具有重要价值。研究验证了电池储能可降低22%系统成本,与我司PowerTitan方案理念契合;PV倾角优化可降低75%成本的发现,可指导SG逆变器MPPT算法改进;氢储能系统的能量管理策略可借鉴至我司GFM控制技术,提升离网场景下多能互补系...
基于质子交换膜电解槽的大规模太阳能光伏电站制氢、储运系统优化以最小化向城市输送氢气的成本
Strategic optimization of large-scale solar PV parks with PEM Electrolyzer-based hydrogen production, storage, and transportation to minimize hydrogen delivery costs to cities
B.Karthikeyan · G.Praveen Kumara1 · Soumen Bas · Shubhankar Sinh 等8人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 本研究提出了一种面向大规模、从产地到消费端的绿色氢气生产的单线优化框架，通过整合太阳能光伏电站、质子交换膜（PEM）电解槽、储能及运输系统，旨在最小化向城市地区输送氢气的成本。所提出的太阳能-绿色氢气系统包括光伏（PV）面板为PEM电解槽供电，以及平板集热器（FPC）为PEM提供预热后的水。储能环节包含压缩机与储氢罐，氢气则通过卡车运输至终端用户。通过对满足每日1000千克氢气生产目标所需的制氢与压缩能耗进行分析，本研究结合基础设施、太阳能资源可用性及能源需求参数，在印度境内确定了光伏与F...
解读: 该光伏制氢系统优化研究对阳光电源具有重要战略价值。SG系列光伏逆变器可为PEM电解槽提供6.5MW稳定电力输出,ST系列储能PCS可平抑光伏波动确保制氢连续性。研究揭示的13.3-14.8%光电转换效率与9.5%最高制氢效率,为阳光电源开发光储氢一体化解决方案提供参考。1500V高压系统和MPPT优...