高效太阳能电解水制氢系统及其性能的多目标优化

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针对日益重要的清洁可持续绿氢生产技术需求,开发了一种基于太阳能、集发电和制氢于一体的高效系统。该系统由塔式太阳能发电和热能存储系统、质子交换膜(PEM)电解水系统和含有回热器的再热式蒸汽朗肯循环及含有回热器的有机朗肯循环余热回收子系统组成,可实现能量梯级利用。在Aspen Plus中建立了各子系统的模拟模型,并用Fortran语言编写太阳能定日镜场和PEM电解槽数学模型,基于非支配排序遗传算法-II (NSGA- II)和Aspen Plus与MATLAB软件的交互和多目标优化权衡最大?效率、最大日净输电量、最小氢气的平准化成本(LCOH),实现该系统的优化。所建立的模型可以高效准确的模拟、分析和优化该集成系统。帕累托前沿表明,该系统最优的?效率、日净输电量和LCOH分别为52.19%、247.352MWh/day和6.05 $/kg;优化后,最佳氢气产能为4.796 tons/day,?效率提高3.00%,日净输电量增加31.14%,LCOH降低4.87%。该研究对于大规模太阳能耦合发电和制氢工艺的开发具有重要的指导意义。
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