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World File Search System电解器
利用储能技术实现电解器系统符合 LVRT 要求
摘要：本文对不同的储能系统 (ESS) 在为基于电力电子的电解系统提供低电压穿越 (LVRT) 支持方面进行了全面的技术经济分析。开发了一个用于分析电网集成电解器-ESS 系统性能的框架，其中考虑了现实场景和精确的模型。系统组件包括一个集成中压电网的 500 kW 碱性电解器模块和三种不同的商用 ESS，分别基于锂离子电池、锂离子电容器和超级电容器技术。针对三种 LVRT 曲线对这些 ESS 的性能进行了广泛的研究，主要关注即将出台的丹麦电网规范。为了进行仿真研究，该系统在 MATLAB ® /Simulink ® -PLECS ® 平台上实现。结果表明，这三种储能技术都能够在配电网出现低压异常时支持电解器系统。研究还表明，从技术经济角度来看，基于超级电容器的技术似乎更适合故障穿越（FRT）合规性。
配备热泵和电解器的区域能源工厂的最佳储热
区域能源 (DE) 工厂正在从通过热电联产 (CHP) 提供热能和电力的供应商转变为为热泵 (HP) 和电锅炉消耗电力的热能供应商。同时，电燃料的氢气生产可以与区域能源相结合，以利用电解器和电燃料合成产生的热损失。热电联产装置有利于高电价，而电锅炉或 HP 有利于低电价——从而为高电价和低电价下的运营提供激励——未来配备 HP 和电解器的区域能源都要求低电价，从而增加了对热存储的需求。昂贵的氢存储也可以实现灵活的操作。在本文中，energyPRO 用于研究最佳系统组成，重点是存储容量。结果表明，增加热存储形式的灵活性是有价值的。电力市场性能的提高足以弥补存储成本。增加电解器容量和 HP 容量也提高了灵活性，但只有增加 HP 容量才能在商业经济方面获得回报。所有提高灵活性的模拟方法都能使设备在电力市场上表现得更好，从而为整个能源系统带来价值。
利用大型电解器提供主要储备，实现电网平衡
摘要：随着可再生能源份额的增加，电网频率变得更加不稳定。因此，电网平衡服务在未来将变得更加重要。专用设备可以安装在海上风电场与陆地输电网连接点附近。在那里，它们可以用来减弱功率变化、减少拥堵并提供电网平衡。这些辅助服务的提供可以创造可观的额外经济收入。在本研究中，针对比利时输电系统的具体情况，研究了通过 25 MW 大型氢电解器提供初级储备。根据技术经济模型分析了频率控制储备 (FCR) 提供的收益，包括资本成本、运营成本、产生的氢气和氧气产品的收入以及辅助服务收入。收入在很大程度上取决于合同功率带。因此，它经过优化以获得最大收入。结果表明，提供 FCR 可以创造可观的额外收入。因此，大型电解器可以成为将过剩的可再生能源转化为绿色气体同时为电网提供支持的良好选择。
基于市场的可再生能源：灵活的氢电解器如何稳定风和太阳能市场价值
摘要。风能和太阳能通常会成为自己成功的受害者：他们在电力生产中的份额越高，电力市场的收入就越多（其“市场价值”）下降。尽管在常规电力系统中，市场价值可能会融合到零，但这项研究表明，通过在低价小时内增加电力需求，“绿色”氢的产量可以有效，永久地停止下降。具有分析推导，蒙特卡洛模拟和数值电力市场模型，我发现 - 由于柔性氢的产量 - 2050年的市场价值可能会在太阳能中收敛于19±9 MWH -1，而风能的27±8 mWH -1超过27±8 mWh -1。这是可再生能源预计的级别成本范围的，并且具有深远的影响。基于市场的可再生能源可能会触及。
电力电子控制的质子交换膜电解器建模：简要回顾
氢是地球上数量最多、最简单的元素。它可以储存和释放可用能量。然而，氢并不单独存在于自然界中，必须由包含它的不同元素制成。例如，它可以与碳（如石油、天然气）和水中的氧（H 2 O）结合[1]。氢的每千克比能量是所有燃料中最高的（即 120-140 MJ/kg），但其能量密度不太适合储存（即 2.8-10 MJ/L），具体取决于物理储存方式（如压缩（350-700 bar）、液体）[2]。一方面，全球利用重整工艺从天然气、煤炭和石油中生产的氢气约占 96%。另一方面，利用水电解工艺将去离子水分解为氢气和氧气约占全球氢气产量的 4% [3]。尽管氢气本质上是一种清洁的能源，但它需要能量来生产；所采用的能源类型有所不同。由化石燃料生产的氢气由于间接污染而被称为灰氢。为了供应水电解过程，可再生能源 (RES)（例如风力涡轮机、光伏）是最适合的，因为它们可以限制对环境的影响。通过这种方式，可以获得所谓的绿色氢气。将这种氢气混合到现有的天然气管道网络中已被提议作为增加可再生能源系统产量的一种手段。通过管道输送氢气和甲烷混合物也有悠久的历史；最近，风电装机容量的快速增长以及对燃料电池电动汽车近期市场准备的关注，增加了利益相关者的兴趣 [ 4 ， 5 ]。
用于水电解推进系统的阴极蒸汽供给电解器的研究
近年来，我们看到航天工业发生了重大变化，每年发射的卫星数量比以往任何时候都多。据预测，到本世纪末，将有 4.5 倍的航天器被送入太空，这将带来各种挑战 [1]。为了满足日益增长的需求，每颗卫星的生产成本必须降低，而卫星数量的增加将导致必须更频繁地执行防撞机动。这也意味着更多的航天器将需要推进系统来确保安全运行并确保遵守《欧洲空间碎片减缓行为准则》。截至目前，大多数推进系统都在使用肼及其衍生物等剧毒推进剂，因此在处理推进系统组件时需要采取广泛的安全措施。这使得新设备的开发以及现有设备的测试和集成变得复杂，因此成本高昂。即使是电力推进系统也经常依赖氙气等稀缺气体，而氙气的年产量有限，因此推进剂成本对整个推进系统成本有重大影响。这种情况和许多其他原因正在推动人们不断寻找使用绿色推进剂的替代解决方案。最有前途的绿色推进技术之一是水电解推进 (WEP) [ 2 ] [ 3 ]。在这种系统中，航天器在地面上用纯净水代替传统的高反应性推进剂填充。进入太空后，电解器用于将水分解成氢气和氧气。产生的气体随后可储存在较小的中间罐中，或直接用于化学或电动推进器以推动航天器。欧洲的几家公司和大学目前正在开发这项技术，而两个关键部件是推进器和电解器。到目前为止，只有少数电解器曾被发射到太空。
苏格兰早期清洁氢气生产的发展
碱性电解器是最成熟的电解器技术，因此应用最为广泛。碱性电解器单位容量为 20MW，已证明能够满足当前的制氢需求。PEM 电解器在制氢方面越来越受到青睐，因为它们能够在运行过程中快速跟踪负荷。PEM 系统比碱性电解器更简单，但由于技术不成熟，其部署规模较小，最高可达 10MW。固体氧化物电解 (SOE) 是一种独特的新兴可扩展技术，因为它在 700-900°C 的高温下运行，使用蒸汽而不是水作为进料。SOE 目前的最大商业容量为 1MW，未来项目将实现多兆瓦容量。随着生产规模的扩大，预计到 2030 年，PEM 电解器的成本将与碱性电解器相媲美。从那时起，它们将成为最受欢迎的技术，因为它们结构紧凑，并且与可再生电力输入兼容。
基于电解器的电网辅助服务系统综述：现状、市场、挑战和未来方向
对气候变化的担忧已将全球注意力转向先进、可持续和脱碳的能源系统。虽然风能和太阳能等可再生资源提供了环保的替代品，但它们固有的可变性和间歇性对电网的稳定性和可靠性提出了重大挑战。可再生能源的整合需要创新的解决方案来有效平衡电网的供需。本综述探讨了电解器系统通过为现代电网提供辅助服务在应对这些挑战中的关键作用。传统上仅用于生产氢气的电解器现在已成为能够快速响应电网负荷变化的多功能工具。它们可以在过剩时段消耗电力，或者与燃料电池集成在高峰需求期间发电，从而有助于电网稳定。因此，电解器系统可以实现为最终用户生产氢气和提供电网平衡服务的双重功能，从而确保更大的经济可行性。本综述旨在全面介绍电解器系统在提供辅助服务方面的作用，包括频率控制、电压控制、拥塞管理和黑启动。探讨了在现代能源系统中使用电解器提供辅助服务的技术方面、市场、项目、挑战和未来前景。
灵活的电力需求如何稳定风能和太阳能市场价值：以氢电解器为例
摘要。人们通常认为风能和太阳能会成为自身成功的牺牲品：它们在电力生产中的份额越高，它们在电力市场上的收入（其“市场价值”）下降得越多。虽然在传统电力系统中，市场价值可能会趋近于零，但这项研究表明，“绿色”氢气生产通过在低价时段增加电力需求，可以有效且永久地阻止这种下降。通过分析推导、蒙特卡罗模拟和数值电力市场模型，我发现——仅由于灵活的氢气生产——到 2050 年，整个欧洲的市场价值可能趋近于太阳能的 19 欧元±9 MWh -1 以上，风能的 27 欧元±8 MWh -1 以上（年平均估计值±标准差）。这个下限在可再生能源预计的平准化成本范围内，具有深远的影响。因此，基于市场的可再生能源可能触手可及。