考虑多变量因素影响的光伏PEM制氢系统建模与分析

摘要

针对复杂工况对光伏制氢系统性能产生不确定性的影响,提出考虑多变量因素影响的光伏制氢系统模型,探索辐照度、温度、膜厚、压力等因素对光伏质子交换膜(PEM)制氢系统的影响。系统首先建立考虑辐照度、温度、膜厚、压力等因素影响的光伏-质子交换膜电解槽-氢储罐的光伏制氢模型,之后对系统进行定量计算和定性分析,并依据实际光伏数据进行实验验证。结果表明,在额定功率范围内,太阳电池输出电流和功率随辐照度的增加而增大,随温度的升高而降低。质子交换膜电解槽电压随辐照度、膜厚、压力的增加而增大,随温度的升高而减小。太阳电池输出功率、质子交换膜电解槽电压的变化趋势与辐照度变化趋势具有一致性。最终计算得到太阳电池系统、质子交换膜电解槽系统和总系统效率分别为16.8%、72.2%和12.1%。