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內(nèi)容簡(jiǎn)介

　　氫能及其系統(tǒng)與石油、煤炭、風(fēng)、光、水和核能等的耦合集成，是構(gòu)建氫能經(jīng)濟(jì)或者社會(huì)的關(guān)鍵一環(huán)，其理論和實(shí)踐意義突出。通過(guò)電-氫耦合集成，可以實(shí)現(xiàn)電能和氫能的相互轉(zhuǎn)換，提高電力系統(tǒng)的靈活性和可靠性，從而實(shí)現(xiàn)能源的高效利用和電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)提供重要支持。為此，本書闡述了清潔電能電解水制氫、高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫、加氫和用氫的基本原理和特性，圍繞氫能與其他能源耦合應(yīng)用的場(chǎng)景，介紹了氫能及其系統(tǒng)耦合集成的基本原理、應(yīng)用技術(shù)和方法等。本書可為從事能源、電力、環(huán)境科學(xué)等領(lǐng)域的研究人員、工程師提供參考，也可為電氣工程、能源動(dòng)力工程專業(yè)的高年級(jí)本科生和研究生提供參考。

作者簡(jiǎn)介

　　袁鐵江，教授，博導(dǎo)，大連市高端人才，大連理工大學(xué)電氣工程學(xué)院“新能源發(fā)電與電能存儲(chǔ)”教研室主任，大連理工大學(xué)電子信息與電氣工程學(xué)部“氫能與儲(chǔ)能技術(shù)”科研團(tuán)隊(duì)領(lǐng)軍教授。長(zhǎng)期從事氫能、儲(chǔ)能與新能源發(fā)電及其并網(wǎng)技術(shù)研究，倡導(dǎo)“綠電-氫能-工業(yè)網(wǎng)絡(luò)耦合集成技術(shù)”研究方向，在網(wǎng)絡(luò)集成理論方面取得原創(chuàng)性成果，創(chuàng)立電夾點(diǎn)分析理論。中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會(huì)“氫能及其系統(tǒng)集成與應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化工作組”主席、中國(guó)電工技術(shù)學(xué)會(huì)氫能專委會(huì)委員、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)氫能/電力儲(chǔ)能專委會(huì)委員等。承擔(dān)國(guó)家級(jí)項(xiàng)目5項(xiàng)，GF重大項(xiàng)目（課題）1項(xiàng)、省部以及企業(yè)重大橫向項(xiàng)目50余項(xiàng)等，發(fā)表論文200余篇、出版學(xué)術(shù)專著4部、申請(qǐng)發(fā)明專利100余項(xiàng)，“面向新型電力系統(tǒng)的電氫協(xié)同規(guī)劃技術(shù)”等10余項(xiàng)成果獲省部級(jí)科技成果獎(jiǎng)勵(lì)。田雪沁，國(guó)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院有限公司主網(wǎng)規(guī)劃中心系統(tǒng)資源處副處長(zhǎng)，正高級(jí)工程師，國(guó)家注冊(cè)咨詢工程師（投資）、注冊(cè)公用設(shè)備工程師（動(dòng)力）。長(zhǎng)期從事電力系統(tǒng)、綜合能源系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行優(yōu)化研究工作。近年來(lái)，主持參與國(guó)網(wǎng)公司各類科技項(xiàng)目10余項(xiàng)，牽頭完成多項(xiàng)國(guó)際合作項(xiàng)目，發(fā)表學(xué)術(shù)論文30余篇，授權(quán)發(fā)明專利10余項(xiàng)、軟件著作權(quán)4項(xiàng)，成果先后獲電力科學(xué)技術(shù)進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)，其它省部級(jí)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)3項(xiàng)。閆華光，教授級(jí)高工，博士生導(dǎo)師，國(guó)務(wù)院政府特殊津貼專家。中電聯(lián)氫能分會(huì)副秘書長(zhǎng)，中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)氫能專委會(huì)副秘書長(zhǎng)，中國(guó)仿真學(xué)會(huì)綜合能源系統(tǒng)數(shù)字孿生專委會(huì)委員。長(zhǎng)期從事用電節(jié)能、綜合能源、大數(shù)據(jù)技術(shù)研究工作。承擔(dān)國(guó)家自然科學(xué)基金、863計(jì)劃等國(guó)家級(jí)項(xiàng)目8項(xiàng)，國(guó)家/行業(yè)/企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)40余項(xiàng)。獲中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新貢獻(xiàn)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)20余項(xiàng)。授權(quán)發(fā)明專利70余項(xiàng)，發(fā)表SCI/EI/核心期刊論文30余篇，出版專著/合著6部。滕越，博士，正高級(jí)工程師，國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司電力科學(xué)研究院新型儲(chǔ)能與材料所副所長(zhǎng)。長(zhǎng)期從事電-氫耦合技術(shù)科技創(chuàng)新攻關(guān)，承擔(dān)國(guó)家、省部與國(guó)網(wǎng)公司各類別重大科技項(xiàng)目十余項(xiàng)，是安徽六安兆瓦級(jí)氫能綜合利用示范站質(zhì)子交換膜電解制氫/發(fā)電系統(tǒng)的主要完成人。授權(quán)發(fā)明專利/計(jì)算機(jī)軟件著作權(quán)10余項(xiàng)，發(fā)表期刊論文10余篇。成果先后獲安徽省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、國(guó)家電網(wǎng)公司科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)1項(xiàng)、其他省部級(jí)科學(xué)技術(shù)二等獎(jiǎng)3項(xiàng)。

圖書目錄

目錄
序一
序二
前言
第1章氫能與能源演變簡(jiǎn)史
1.1氫能發(fā)展歷史概述
1.1.1氫能與生命起源
1.1.2氫能發(fā)展過(guò)程
1.2能源與社會(huì)形態(tài)
1.3能源系統(tǒng)的演進(jìn)規(guī)律
1.3.1原始社會(huì)的能源
1.3.2能源與文明社會(huì)
1.4氫能：未來(lái)社會(huì)的能源
1.4.1后工業(yè)化時(shí)代能源發(fā)展的困境
1.4.2綠氫——破局的路徑選擇
1.5電-氫耦合的基本形態(tài)和挑戰(zhàn)
1.5.1電-氫耦合的基本形態(tài)
1.5.2電-氫互動(dòng)關(guān)鍵問(wèn)題
第2章氫能來(lái)源
2.1概述
2.2天然氫
2.3化石燃料制氫
2.3.1煤制氫
2.3.2天然氣制氫
2.4工業(yè)副產(chǎn)氫
2.5電解水制氫
2.5.1工作原理
2.5.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性分析
2.5.3碳排放核算
2.6案例分析
2.6.1各類制氫技術(shù)成本對(duì)比
2.6.2不同場(chǎng)景下制氫平準(zhǔn)化成本分析
2.6.3PEM電解水制氫機(jī)組全壽命周期經(jīng)濟(jì)性分析
參考文獻(xiàn)
第3章氫能儲(chǔ)-輸系統(tǒng)及運(yùn)行特性
3.1概述
3.2高壓氣態(tài)儲(chǔ)氫
3.2.1儲(chǔ)氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
3.2.2儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)運(yùn)行特性建模
3.2.3儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性
3.3高壓氣態(tài)輸氫
3.3.1天然氣摻氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)
3.3.2摻氫管道壓力特性建模
3.3.3摻氫管道衰減特性建模
3.3.4摻氫管道滲透特性建模
3.4氫高壓加注
3.4.1加注設(shè)備
3.4.2加注技術(shù)
3.5高壓氣態(tài)儲(chǔ)-輸氫系統(tǒng)設(shè)計(jì)優(yōu)化
3.5.1基本原理
3.5.2設(shè)計(jì)建模
3.6案例分析
參考文獻(xiàn)
第4章用氫及其負(fù)荷特性
4.1概述
4.2工業(yè)用氫
4.2.1合成氨用氫
4.2.2合成甲醇用氫
4.2.3氫冶金
4.3交通用氫
4.3.1電-氫-交通耦合系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu)
4.3.2HFCV加氫負(fù)荷計(jì)算模型
4.3.3交通用氫負(fù)荷特性分析
4.3.4電-氫-交通耦合系統(tǒng)協(xié)同優(yōu)化
4.3.5案例分析
4.4建筑用氫
4.4.1建筑氫能供能系統(tǒng)
4.4.2氫能建筑全壽命周期成本評(píng)估
4.4.3建筑氫能供能系統(tǒng)容量規(guī)劃
4.4.4案例分析
4.5電力用氫
4.5.1電力用氫的典型場(chǎng)景
4.5.2電力用氫的潛力分析
第5章光伏-電解槽直接耦合制氫技術(shù)
5.1概述
5.2PV-EC直接耦合制氫系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與原理
5.2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與建模
5.2.2系統(tǒng)耦合機(jī)理
5.3PV-EC直接耦合制氫系統(tǒng)運(yùn)行控制優(yōu)化
5.3.1系統(tǒng)優(yōu)化算法
5.3.2系統(tǒng)運(yùn)行控制策略
5.4PV-EC直接耦合制氫系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)優(yōu)化
5.4.1系統(tǒng)拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)
5.4.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)規(guī)劃
5.5案例分析
5.5.1算例參數(shù)
5.5.2運(yùn)行控制結(jié)果
參考文獻(xiàn)
第6章規(guī)模化電解水制氫站集成優(yōu)化技術(shù)
6.1概述
6.2電解水制氫機(jī)組的結(jié)構(gòu)和接線方式
6.2.1堿性電解水制氫機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
6.2.2PEM電解水制氫機(jī)組的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
6.2.3制氫機(jī)組的接線方式
6.3電解水制氫機(jī)組運(yùn)行優(yōu)化
6.3.1多電堆耦合運(yùn)行策略
6.3.2多機(jī)組協(xié)同運(yùn)行優(yōu)化
6.3.3案例分析
6.4制氫站集群并網(wǎng)規(guī)劃優(yōu)化
6.4.1數(shù)學(xué)模型
6.4.2求解方法
6.4.3案例研究
參考文獻(xiàn)
第7章堿性-PEM混聯(lián)制氫站集成優(yōu)化技術(shù)
7.1概述
7.2混聯(lián)制氫站的結(jié)構(gòu)與原理
7.2.1結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
7.2.2運(yùn)行機(jī)理
7.3混聯(lián)制氫站運(yùn)行優(yōu)化模擬
7.3.1能效分析
7.3.2功率分配策略
7.4混聯(lián)制氫站容量?jī)?yōu)化規(guī)劃
7.4.1容量參數(shù)設(shè)計(jì)
7.4.2技術(shù)經(jīng)濟(jì)特性評(píng)估
7.5案例研究
參考文獻(xiàn)
第8章制氫站電-氫互動(dòng)控制優(yōu)化技術(shù)
8.1概述
8.2制氫站并網(wǎng)控制策略
8.2.1控制目標(biāo)
8.2.2VSG控制
8.2.3下垂控制
8.2.4算例分析
8.3制氫站協(xié)調(diào)控制策略
8.3.1控制目標(biāo)
8.3.2有限狀態(tài)機(jī)
8.3.3模型預(yù)測(cè)控制
8.3.4算例分析
參考文獻(xiàn)
第9章電-氫-電耦合系統(tǒng)
9.1概述
9.2能源樞紐
9.2.1基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
9.2.2容量規(guī)劃優(yōu)化
9.2.3并網(wǎng)運(yùn)行控制
9.3氫儲(chǔ)能系統(tǒng)
9.3.1基本原理與結(jié)構(gòu)
9.3.2容量規(guī)劃優(yōu)化
9.3.3并網(wǎng)運(yùn)行控制
9.4案例分析
9.4.1能源樞紐
9.4.2氫儲(chǔ)能系統(tǒng)
參考文獻(xiàn)
第10章電-氫-碳耦合系統(tǒng)
10.1概述
10.2電-氫-碳耦合的基本形態(tài)與實(shí)現(xiàn)路徑
10.2.1電-氫-碳耦合的基本形態(tài)
10.2.2電-氫-碳耦合的實(shí)現(xiàn)路徑
10.3電-氫-碳耦合系統(tǒng)集成優(yōu)化方法
10.3.1數(shù)學(xué)規(guī)劃優(yōu)化
10.3.2系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)
10.3.3氫夾點(diǎn)分析技術(shù)
10.4電-氫-碳耦合系統(tǒng)運(yùn)行控制
10.4.1電-氫-碳耦合系統(tǒng)不確定性分析
10.4.2電-氫-碳耦合系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制方法
10.5案例分析
10.5.1考慮儲(chǔ)-用氫特性的PEM電解水制氫系統(tǒng)規(guī)劃
10.5.2風(fēng)-氫-煤化工耦合系統(tǒng)能量廣域協(xié)調(diào)控制
10.5.3風(fēng)-氫-煤化工耦合系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模與分析
參考文獻(xiàn)
第11章風(fēng)-氫-火耦合系統(tǒng)
11.1概述
11.2結(jié)構(gòu)與原理
11.2.1系統(tǒng)組成與建模
11.2.2換熱網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)
11.2.3綜合評(píng)估
11.3風(fēng)-氫-火耦合系統(tǒng)規(guī)劃與運(yùn)行優(yōu)化
11.3.1系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)
11.3.2運(yùn)行優(yōu)化策略
11.4案例分析
參考文獻(xiàn)
第12章電-氫耦合商業(yè)模式
12.1概述
12.2電-氫耦合商業(yè)模式發(fā)展現(xiàn)狀
12.2.1國(guó)內(nèi)外典型商業(yè)模式
12.2.2氫能發(fā)展及區(qū)域分布特點(diǎn)
12.3電-氫耦合潛在商業(yè)模式
12.3.1商業(yè)模式理論體系
12.3.2典型商業(yè)模式合集
12.4電-氫耦合的經(jīng)濟(jì)性評(píng)估
12.4.1關(guān)鍵影響因素
12.4.2電-氫耦合的經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)
12.5算例分析
12.5.1案例介紹——六安兆瓦級(jí)氫能綜合利用示范站
12.5.2商業(yè)模式分析
12.5.3經(jīng)濟(jì)性評(píng)估
參考文獻(xiàn)