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随着大规模太阳能光伏电力并网,弃光限电已然成为光伏发电企业所面临的新常态。太阳能光伏直接耦合电解槽制氢储能,是最理想的解决手段之一。然而,由于太阳能光伏易受到天气条件的影响,且其和电解槽都会随着时间产生衰减,造成直接耦合时往往不能时刻在太阳能光伏阵列最大功率点工作,导致系统效率降低。因此,天气条件的变化和性能衰减是直接耦合时所需考虑的关键问题。 本文提出了一种通过改变质子交换膜电解槽操作温度来使电解槽匹配太阳能电池最大功率点的方法。通过分析直接耦合实验结果得出,天气条件是系统最大功率点跟踪效率的主要影响因素。鉴于质子交换膜电解槽操作温度改变时,其伏安特性曲线产生偏移的特性,可以通过调节质子交换膜电解槽的操作温度来降低电解槽工作点与太阳能电池的最大功率点之间的偏差。数值计算结果显示,该方法可以明显改善直接耦合效果。 其次,给出了由设备性能衰减引起的最大功率点跟踪效率降低的解决方法。对已经达到了最优直接耦合的系统,太阳能电池以及电解槽的性能衰减,会使系统的工作点偏离太阳能电池的最大功率点,换言之,最大功率点跟踪效率降低。由于质子交换膜电解槽的温度特性,当设备性能产生衰减但未超过一定范围时,可通过改变质子交换膜电解槽操作温度来追踪太阳能电池的最大功率点。当设备性能衰减达到一定程度时,所需的质子交换膜电解槽操作温度将超出允许值。此时,只需重新组合直接耦合系统的结构即可。 最后,进行了经济分析,对直接耦合系统,间接连接系统,压缩空气储能系统和全钒液流电池储能系统的可行性进行了比较。结果表明,在给定的条件下,直接耦合系统的经济性优于间接连接系统,但低于全钒液流电池储能。在通过购买低谷电制氢后,其经济效益得到了明显的改善。此外,通过盈亏平衡分析和敏感性分析,对所有重要因素都进行了不确定性分析。结果表明,氢气售价、投资成本和电解效率对直接耦合系统的可行性有重大的影响。例如,当氢气售价上涨或投资成本下降时,项目盈利能力明显提高。 在当前能源形势下,直接耦合制氢是种可行的电力储能选择,尤其是在大量可再生能源并网连接的地区。在未来的研究中,需要重点关注直接耦合系统的实际应用,以找出其他可能存在的问题。