波动性电源条件下PEM制氢电解槽核心材料耐久性研究建议

通过可再生能源进行制氢,用于传统高碳行业,是完成化石能源替代,实现“双碳”目标的重要途径。绿氢装备中,质子交换膜(PEM)电解槽响应快,调节范围广,与波动性可再生能源有着良好的适配性,是当前氢能领域研究热点。当前PEM电解槽的研究以大型化、低成本为主要目标,对于风光这一类波动性电源输入条件下,电解槽性能的稳定性、长周期运行下的衰减和老化机制研究不足,本文就风光波动性输入条件下PEM制氢电解槽耐久研究提出思考和建议。

风电光伏波动性电源对电解水制氢电解槽影响的研究进展

通过可再生能源电解水制氢,用于交通、工业等亟需脱碳的领域,是实现绿色可持续发展的重要技术路径。可再生能源具有波动性特征,风电表现为实时随机波动,而光伏发电表现为较为规律的昼夜周期特性。当电解槽输入波动性电源时,电解槽电压和电流发生变化,电流变化幅度明显高于电压。本文综述了碱性电解槽和质子交换膜电解槽在波动性电源输入下的性能衰退机制和材料劣化机理。对于碱性电解槽,波动性电源变化在分钟级以下时,电解槽无法快速跟随响应,导致反应平衡和热平衡无法建立,可能产生电极催化剂溶解、聚集,隔膜机械损伤,电解液析出堵塞反应通道等现象,使得电解槽性能发生衰减。对于质子交换膜电解槽,电源波动性导致阳极催化剂溶解、迁移、沉积和聚集,隔膜由于局部热点和羟基自由基攻击发生降解,双极板发生溶解和氧化腐蚀,导致电解槽性能下降。基于波动性对电解槽的工况-材料-结构-性能影响规律,进行正向设计开发,研究缓解策略,提升电解槽抵抗电源波动性能力,从而增加可再生能源利用率,对于降低电解水制氢成本、推动规模化应用具有重要意义。

风光波动性电源电解水制氢技术综述

为实现国家碳中和、碳达峰的能源战略目标,利用光伏/风电等绿色能源制氢是一条重要技术途径,但光伏/风电等绿色能源的强波动性会严重影响电解水制氢系统的动态适应性和运行可靠性。介绍了风力、光伏及风光互补等波动性电源制氢技术的特点,对比分析了电解水制氢技术的原理及经济性。针对波动性电源电解水制氢面临的发展困境,提出了高效稳定的风光波动性电源电解水制氢的技术路线预想,聚焦系统优化配置、运行过程稳定控制和高效延寿控制3个核心技术,以延寿控制管理为最终目标,有力保障风光波动性电源电解水制氢系统安全、稳定、经济运行,以期为风-光-氢产业链的良性发展提供思路。

含波动性电源的电力系统运行灵活性评价方法研究

大规模间歇性可再生能源(variable renewable energysources, VRES)出力的波动性导致系统灵活运行风险增加,因此,提出了含VRES电力系统运行灵活性评价新需求。为此,该文考虑波动性的空间性、时间性和方向性的特点,首先建立了 VRES和负荷波动性模型。在此基础上,从调度运行角度提出10个节点灵活性评价指标:最大上/下调节能力、已用上/下调节能力、可用上/下调节能力、不足上/下调节能力和不足上/下调节电量。考虑功率平衡、线路潮流、灵活性资源调节能力约束建立指标的计算模型。在改进的IEEE 39节点系统上进行算例分析,验证了所建波动性模型和灵活性指标及评价方法的合理性。该文所提灵活性指标可用于指导系统优化运行和灵活性资源的优化配置。

基于功率预测的波动性能源发电的多时空尺度调度技术

中国风电发展已经进入了持续稳定阶段,规模化并网发电成为主流的发展模式。风电的波动性、随机性突出,而且在不同时间、空间尺度表现出不同的特性,对电网的安全稳定运行产生了深刻的影响.统计分析中国风电的波动性和随机性及风电大规模接入对电网调度的影响,建立电网-波动性电源-可控电源的新型网源协调互动调度运行机制;指出风电功率预测是解决风电波动性影响的关键基础,而将风电功率预测信息纳入调度体系建立新的预控调度技术是实现高比例风电消纳的关键途径.

考虑系统灵活性约束与需求响应的源网荷协调规划模型

近年来,"弃风""弃光"问题引起广泛关注,电力系统规划方法亟须做出改进。针对目前电力系统灵活性不能满足新能源消纳需求的情况,在规划模型中设计系统调峰能力约束与调节速率约束。挖掘需求响应对系统的多重影响,并探索将其纳入规划模型中进行统筹考虑。在此基础上,构建源网荷协调规划模型,从系统角度进行电源机组、电网线路与需求侧资源的统筹规划。算例分析验证了所提出模型的有效性。

2012年UVIG春季会议学术动态报道

介绍了美国波动性电源并网组织(UVIG)2012年春季会议概况,综述了波动性电源发展战略与输电规划、波动性电源并网的系统影响、促进波动性电源并网的措施、分布式能源研究与实践等重点议题,最后提出了相关启示与建议。