不同负荷条件下温度与进料因子协同的高温电解系统产氢量优化：基于模型的研究

高温电解（HTE）是一项有望实现高效电转气的技术，其通过将风能或太阳能转化为燃料来缓解可再生能源弃电问题。与低温电解不同，HTE系统中大量输入能量被辅助设备消耗以维持温度，因此本质上需要对HTE进行系统描述与参数优化研究。少数已发表的研究基于仿真探讨了HTE的系统优化，但尚缺乏更适于与电网集成的通用解析优化模型。为填补这一空白，本文提出一种简洁的解析运行模型，用于在不同负荷条件下协同HTE系统辅助设备的必要功耗。首先，本文基于现有工作提取的基本原理建立了HTE系统的综合能量流模型，定量描述了温度与原料流速等工况参数的影响。随后解析地提出一种简洁运行模型，通过协同温度、原料流量与电解电流，在满足系统所需负荷功率的同时搜索使产氢量最大的最优运行状态。文中同时包含系统性能评估以及由能量平衡与电堆必要要求所引致的约束考量。此外，通过进一步研究优化方法，获得了解析最优性条件，从而无需进行非线性规划即可定位最优状态。采用一个HTE系统的数值案例验证了所提运行模型，证明其不仅能提高转换效率，还可拓宽系统负荷范围。