风光互补制氢系统动态仿真建模与性能分析

风光互补制氢系统动态仿真建模与性能分析摘要风能光能互补制氢技术是实现可再生能源大规模消纳和绿氢生产的重要途径。本文针对离网型风光互补制氢系统，建立了包含光伏阵列、风力发电机、质子交换膜电解槽、储氢罐和储能电池的完整动态数学模型。基于MATLAB/Simulink平台开发了系统仿真模型，设计了基于功率平衡的能源管理策略，实现了风光出力波动条件下的电解槽稳定运行控制。通过典型日仿真分析了系统的动态响应特性、能量流动规律和制氢效率。结果表明，风光互补可有效平抑单一能源的功率波动，电解槽负荷跟随特性良好，系统整体能量效率达到58.7%。本文提供的完整代码框架可支撑后续的系统容量优化与控制策略研究。关键词：风光互补；制氢；PEM电解槽；动态仿真；MATLAB/Simulink；能量管理1 引言1.1 研究背景全球能源转型背景下，氢能作为清洁高效的二次能源载体，正成为连接可再生能源与终端用能部门的重要纽带。根据国际能源署预测，到2030年全球绿氢产量需达到3000万吨以上才能支撑碳中和目标的实现。风能和太阳能资源丰富、分布广泛，但其固有的间歇性和波动性给大规模并网带来挑战。将弃风弃光用于电解水制氢，既解决了可再生能源消纳问题，又实现了绿氢的低成本生产，形成了“电-氢”耦合的清洁能源链条。1.2 国内外研究现状风光制氢系统的建模与优化是当前的研究热点。徐衍会等建立了基于碱性-质子交换膜混合电解槽的离网型风光