可再生能源直接耦合制氢系统功率分配与稳定控制策略

Under the 'dual-carbon' goal, renewable-driven alkaline electrolysis faces challenges from time-varying power and temperature-induced parameter drift. This paper proposes an adaptive droop control strategy with virtual thermistor and fuzzy PI controller, enabling real-time droop coefficient adjustment and improved dynamic performance and power sharing among electrolyzers.

在"双碳"目标的推动下,氢能作为零碳可再生能源,在能源转型中的地位愈发重要.利用可再生能源如风光直接耦合驱动碱液电解槽制氢,一方面可提高可再生能源的利用率;另一方面,产生的氢气可替代传统化石燃料,有效减少环境污染.然而,在可再生能源驱动的碱液电解制氢系统中,时变的可再生能源会影响碱液电解槽的温度,进而改变其结构参数及额定功率.在此情况下,若仍采用恒定的下垂系数,易导致功率分配不均.此外,碱液电解槽参数的变化会使传统比例-积分(PI)控制器的控制性能恶化.针对该问题,提出一种基于虚拟热敏电阻和自适应模糊PI控制器的自适应下垂控制策略.相较于传统下垂控制的恒定下垂系数,自适应下垂控制的下垂系数根据实时测量的电解槽温度进行调整,而自适应模糊PI控制器的核心是根据电解槽温度修正模糊论域.电解制氢实验表明,该控制策略不仅能实现电解槽间合理的功率分配,还能提升电解槽的动态性能.