兆瓦级碱性电解槽多变量数字孪生仿真系统构建

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摘 要：碱性电解水制氢系统耦合性强、运行工况复杂，属于危险化工生产环境，因此难以开展可再生能源制氢宽功率波动测试等极端实验。以张家口崇礼制氢厂的1 MW碱性电解槽为研究对象，通过生产实验数据，分析温度、压力和碱液流量等对气体纯度和小室电压等参数的影响。首先对运行机理进行分析，对数据进行多元非线性拟合出经验公式，建立兆瓦级碱性电解槽的电压模型、法拉第效率模型、氧中氢浓度模型，并对气液分离等后处理系统建模；其次对模型结果进行理论分析与验证，通过模型分析得出制氢系统安全运行边界；最后将制氢系统的数学模型与三维模型相结合，实现制氢系统在虚拟空间中的映射，为研究可再生能源制氢宽功率波动提供先验平台。（剩余18292字）