今天更新的内容为光伏储能制氢技术，这个方向我之前在21年就系统研究并发表过相关文章，经过这几年的发展，绿色制氢技术也受到更多高校的注意，本篇博客也是在原先文章的基础上进行更新。

首先让大家熟悉一下绿氢制取技术这个概念，就是包括利用风电、水电、太阳能等可再生能源电解水制氢、太阳能光解水制氢及生物质制氢，其中可再生能源结合储能系统电解水制氢是应用最广、技术最成熟的方式。除此以外，还有热化学水解、生物质重整、微生物电解槽在内的一系列制氢技术。

接着理解一下电解水制氢的概念：
电解水制氢，即通过电能将水分解为氢气与氧气的过程，该技术可以采用可再生能源电力，不会产生CO2和其他有毒有害物质的排放，从而获得真正意义上的“绿氢”。
电解水制氢原料为水、过程无污染、理论转化效率高、获得的氢气纯度高，但该制氢方式需要消耗大量的电能，其中电价占总氢气成本的60%~80%。

实际来看，绿氢制备的技术路线有多种，包括：碱性水电解技术(ALK)、阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)、固体氧化物水电解技术(SOEC)、阴离子交换膜电解水技术(AEM)，都有各自的特点。

我们主要介绍前面两种电解制氢技术
1、碱性水电解技术(ALK)是指在碱性电解质环境下进行电解水制氢的过程，电解质一般为30%质量浓度的KOH溶液或者26%质量浓度的NaOH溶液。较之于其他制氢技术，碱性电解水制氢可以采用非贵金属催化剂，且电解槽具有15年左右的长使用寿命，因此具有成本上的优势和竞争力。碱性电解水制氢技术已有数十年的应用经验，在20世纪中期就实现了工业化，商业成熟度高，运行经验丰富，国内一些关键设备主要性能指标均接近于国际先进水平，单槽电解制氢量大，易适用于电网电解制氢。但是，该技术使用的电解质是强碱，具有腐蚀性且石棉隔膜不环保，具有一定的危害性。碱性电解水制氢系统主要包括碱性电解槽主体和辅助系统(BOP)。碱性电解槽主体由端压板、密封垫、极板、电板、隔膜等零部件组装而成，电解槽包括数十甚至上百个电解小室，由螺杆和端板把这些电解小室压在一起形成圆柱状或正方形，每个电解小室以相邻的2个极板为分界，包括正负双极板、阳极电极、隔膜、密封垫圈、阴极电极6个部分。

2、阳离子/质子交换膜水电解技术(PEM)该技术是指使用质子（阳离子）交换膜作为固体电解质替代了碱性电解槽使用的隔膜和液态电解质(30%的氢氧化钾溶液或26%氢氧化钠溶液)，并使用纯水作为电解水制氢原料的制氢过程。和碱性电解水制氢技术相比，PEM电解水制氢技术具有电流密度大、氢气纯度高、响应速度快等优点，并且，PEM电解水制氢技术工作效率更高，易于与可再生能源消纳相结合，是目前电解水制氢的理想方案。但是由于PEM电解槽需要在强酸性和高氧化性的工作环境下运行，因此设备需要使用含贵金属(铂、铱) 的电催化剂和特殊膜材料，导致成本过高，使用寿命也不如碱性电解水制氢技术。目前，我国的PEM电解槽发展和国外水平仍然存在一定差距，国内生产的PEM电解槽单槽最大制氢规模大约在260标方/小时，而国外生产的PEM电解槽单槽最大制氢规模可以达到500标方/小时。PEM电解水制氢系统由PEM电解槽和辅助系统(BOP)组成。PEM电解槽由质子交换膜、催化剂、气体扩散层和双极板等零部件组装而成。电解槽的最基本组成单位是电解池，一个 PEM电解槽包含数十至上百个电解池。

综上，无论是碱式电解制氢还是PEM电解制氢都具有各自的优缺点，当然也是我们国内现今应用最广的技术。

回到我们今天的主题光伏储能制氢系统，其基本原理就是先使用太阳能光伏发电，然后将水电解得到氢气和氧气，其核心思想是当太阳能充足但无法上网、需要弃光时，利用光电将水电解制成氢气（和氧气），将氢气储存起来； 当需要电能时，将储存的氢气通过不同方式（内燃机、燃料电池或其他方式）转换为电能输送上网。
具体的控制结构图如下：

其中光伏发电系统由光伏电池由DC/DC Boos升压电路组成，主要工作方式为实现光伏的最大功率点输出；储能系统由蓄电池和双向 DC/DC 构成，其控制目标为迅速跟踪负荷，光照环境的变化情况，避免微电网的功率波动，补充母线功率，保持母线电压稳定；制氢系统由电解槽、单向 DC/DC、电解槽控制、储氢罐构成，控制目标为利用弃光制氢储能，系统直接接入直流母线。

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