今天更新的內容為光伏儲能制氫技術，這個方向我之前在21年就系統研究并發表過相關文章，經過這幾年的發展，綠色制氫技術也受到更多高校的注意，本篇博客也是在原先文章的基礎上進行更新。

首先讓大家熟悉一下綠氫制取技術這個概念，就是包括利用風電、水電、太陽能等可再生能源電解水制氫、太陽能光解水制氫及生物質制氫，其中可再生能源結合儲能系統電解水制氫是應用最廣、技術最成熟的方式。除此以外，還有熱化學水解、生物質重整、微生物電解槽在內的一系列制氫技術。

接著理解一下電解水制氫的概念：
電解水制氫，即通過電能將水分解為氫氣與氧氣的過程，該技術可以采用可再生能源電力，不會產生CO2和其他有毒有害物質的排放，從而獲得真正意義上的“綠氫”。
電解水制氫原料為水、過程無污染、理論轉化效率高、獲得的氫氣純度高，但該制氫方式需要消耗大量的電能，其中電價占總氫氣成本的60%~80%。

實際來看，綠氫制備的技術路線有多種，包括：堿性水電解技術(ALK)、陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)、固體氧化物水電解技術(SOEC)、陰離子交換膜電解水技術(AEM)，都有各自的特點。

我們主要介紹前面兩種電解制氫技術
1、堿性水電解技術(ALK)是指在堿性電解質環境下進行電解水制氫的過程，電解質一般為30%質量濃度的KOH溶液或者26%質量濃度的NaOH溶液。較之于其他制氫技術，堿性電解水制氫可以采用非貴金屬催化劑，且電解槽具有15年左右的長使用壽命，因此具有成本上的優勢和競爭力。堿性電解水制氫技術已有數十年的應用經驗，在20世紀中期就實現了工業化，商業成熟度高，運行經驗豐富，國內一些關鍵設備主要性能指標均接近于國際先進水平，單槽電解制氫量大，易適用于電網電解制氫。但是，該技術使用的電解質是強堿，具有腐蝕性且石棉隔膜不環保，具有一定的危害性。堿性電解水制氫系統主要包括堿性電解槽主體和輔助系統(BOP)。堿性電解槽主體由端壓板、密封墊、極板、電板、隔膜等零部件組裝而成，電解槽包括數十甚至上百個電解小室，由螺桿和端板把這些電解小室壓在一起形成圓柱狀或正方形，每個電解小室以相鄰的2個極板為分界，包括正負雙極板、陽極電極、隔膜、密封墊圈、陰極電極6個部分。

2、陽離子/質子交換膜水電解技術(PEM)該技術是指使用質子（陽離子）交換膜作為固體電解質替代了堿性電解槽使用的隔膜和液態電解質(30%的氫氧化鉀溶液或26%氫氧化鈉溶液)，并使用純水作為電解水制氫原料的制氫過程。和堿性電解水制氫技術相比，PEM電解水制氫技術具有電流密度大、氫氣純度高、響應速度快等優點，并且，PEM電解水制氫技術工作效率更高，易于與可再生能源消納相結合，是目前電解水制氫的理想方案。但是由于PEM電解槽需要在強酸性和高氧化性的工作環境下運行，因此設備需要使用含貴金屬(鉑、銥) 的電催化劑和特殊膜材料，導致成本過高，使用壽命也不如堿性電解水制氫技術。目前，我國的PEM電解槽發展和國外水平仍然存在一定差距，國內生產的PEM電解槽單槽最大制氫規模大約在260標方/小時，而國外生產的PEM電解槽單槽最大制氫規模可以達到500標方/小時。PEM電解水制氫系統由PEM電解槽和輔助系統(BOP)組成。PEM電解槽由質子交換膜、催化劑、氣體擴散層和雙極板等零部件組裝而成。電解槽的最基本組成單位是電解池，一個 PEM電解槽包含數十至上百個電解池。

綜上，無論是堿式電解制氫還是PEM電解制氫都具有各自的優缺點，當然也是我們國內現今應用最廣的技術。

回到我們今天的主題光伏儲能制氫系統，其基本原理就是先使用太陽能光伏發電，然后將水電解得到氫氣和氧氣，其核心思想是當太陽能充足但無法上網、需要棄光時，利用光電將水電解制成氫氣（和氧氣），將氫氣儲存起來； 當需要電能時，將儲存的氫氣通過不同方式（內燃機、燃料電池或其他方式）轉換為電能輸送上網。
具體的控制結構圖如下：

其中光伏發電系統由光伏電池由DC/DC Boos升壓電路組成，主要工作方式為實現光伏的最大功率點輸出；儲能系統由蓄電池和雙向 DC/DC 構成，其控制目標為迅速跟蹤負荷，光照環境的變化情況，避免微電網的功率波動，補充母線功率，保持母線電壓穩定；制氫系統由電解槽、單向 DC/DC、電解槽控制、儲氫罐構成，控制目標為利用棄光制氫儲能，系統直接接入直流母線。

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