Page 17 - 电力与能源2023年第四期

第 44 卷 第 4 期 电力与能源
2023 年 8 月 323

DOI：10.11973/dlyny202304003

模块式绿电制氢储用系统控制策略研究

毛火华 ，裴奕钦 ，刘 猛 2
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（1. 上海科学院，上海 201203；2. 上海城建职业学院城市运营管理学院，上海 200438）

摘 要：在“双碳”大背景下，针对可再生电力消纳的瓶颈，构建了光伏—储电—质子交换膜（PEM）电解制氢
—固态储氢—PEM 燃料电池耦合系统架构，提出了基于绿氢储用的分层控制策略，主要实现 PEM 制氢、固态
储氢、燃料电池发电及用户负载的能量协调管理。同时，控制系统综合构建了“发电—储电—用电”“产气—储
气—用气—排气”以及“产热—热管理—热利用”管理体系，并充分考虑了各种应用场景，尤其是严酷环境应用
场景下的控制参数和关联因素，实现了绿氢储用系统的高效安全运行。
关键词：模块式系统；绿氢储用；控制策略；高效安全
基金项目：上海市科技创新行动计划国内科技合作项目（22015802400）
作者简介：毛火华（1984—），男，高级工程师，主要从事可再生气态能源系统集成研究。
中图分类号：TU111.4 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2023）04-0323-05
Research on Control Strategy of Modular Green Hydrogen Production and Storage System

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MAO Huohua ，PEI Yiqin ，LIU Meng 2
（1.Shanghai Academy of Sciences，Shanghai 201203，China；

2.School of Urban Operation Management，Shanghai Vocational College of Urban Construction，Shanghai 200438，China）

Abstract：Under the background of carbon peaking and carbon neutrality，aiming at the bottleneck of renewable

power consumption，this research constructs the coupled system architecture of photovoltaic - electricity storage -

proton exchange membrane (PEM) electrolytic hydrogen production - solid state hydrogen storage - PEM fuel
cell，and poroposes a layered control strategy based on green hydrogen production and storage，which mainly real⁃

izes the coordinated energy management of PEM hydrogen production，solid state hydrogen storage，fuel cell

power generation and user load. Meanwhile，the control system comprehensively constructs the management sys⁃
tem of "generation - storage - electricity consumption"，"gas production - gas storage - gas use - exhaust" and "heat

production - thermal management - heat utilization"，and fully takes into account the control parameters and re⁃

lated factors in various application scenarios，especially in harsh environmental application scenarios，to achieve

efficient and safe operation of the green hydrogen production and storage system.

Key words：modular system，green hydrogen production and storage，control strategy，efficient and safe

绿电制氢（简称绿氢）储用系统，首先利用过 可再生能源资源利用中消纳的瓶颈，通过光伏发
剩的可再生电力电解水制取氢气，然后将氢气进 电、储电、制氢、储氢以及氢燃料电池气电转换等
行储存，再以氢燃料电池分布式能源为核心构建 模块式系统集成，实现特定资源和条件下的相关
微电网，与常规电网、可再生能源互相耦合构建多 技术、设备及系统的适应性和可行性的突破，带动
能源互补的能源管理系统，同时向末端负载热电 了可再生能源的大规模布局和应用。
联供，提高可再生能源的利用率，提升用能的灵活
1 模块式绿氢储用系统
性和安全性 ［1-4］ 。
目前绿氢储用已有工业化的大型系统，由于 模块式绿氢储用系统以标准集装箱为模块进
系统和设备庞大，存在的问题和使用限制也比较 行集成，主要包括两个集装箱舱体，分别是储能控
多。为了解决上述问题，文献［5］提出了一种模块 制电舱和绿氢储用氢舱。储能控制电舱内的主要
式绿电制氢储用系统，针对西北地区严酷环境下 设备为储能电池簇、储能变流器、配电控制柜、能