基于电热资源的电解水制氢系统优化研究

摘要

在“双碳”目标下，用电解水制备绿氢替代化石能源生产灰氢，对推动绿色低碳的现代能源体系建设具有重要意义.因输入电能和热能具有品位和经济性差异，如何快速确定经济节能的电制氢运行参数和换热结构是一个待解决的问题.为了降低制氢成本和减少能量品位浪费，针对3种类型的电解槽，通过调整运行参数、换热器配置结构和热电比，降低设备能耗、回收余热、进行能量梯级利用，从而实现减少运行成本、降低能量输入、减少能量品位浪费的目的.这与(火用)效率和制氢成本密切相关，为寻找(火用)效率最大和制氢成本最小的电解水方案，采用双目标优化算法解决同时考虑能量品位和经济性的混合整数非线性优化问题.最后，分析一个场景的案例，表明优化方法不仅可以提高经济性，还有助于提高(火用)效率.

关键词

电解水制氢 / 换热网络 / 优化设计 / 过程系统 / 系统性能分析