孔令国 · 孙佳琦 · 王士博 · 韩子娇 等7人 · 中国电机工程学报 · 2025年7月 · Vol.45

针对质子交换膜电解槽接入电力系统时缺乏兼顾高精度与高效求解的动态模型问题，提出一种基于流体力学守恒方程的一维机理建模方法，构建涵盖U-I特性、物质与能量传输的多物理场耦合模型，并采用四阶龙格-库塔法求解。仿真结果表明：稳态下电压与压力正相关、与温度负相关，氧中氢含量沿流道递增至阳极出口达峰值；动态阶跃下氢含量呈非单调响应，经历反应主导的快速上升与渗透主导的缓变阶段；风电波动下氢含量受反应速率主导，剧烈波动可能导致浓度超限，流速协同调控可有效抑制越限风险，提升运行安全性。

解读: 该PEM电解槽动态建模技术对阳光电源氢能-储能耦合系统具有重要价值。一维机理模型可集成至iSolarCloud平台，实现新能源制氢系统的精准仿真与预测性维护。针对风光波动工况的动态响应分析，可指导ST储能系统与电解槽的协同控制策略优化：通过储能变流器平抑功率波动，配合流速协同调控抑制氢中氧浓度越限，...