本书从氢能基础理论及产业发展概况出发, 对新能源发电技术、电解水制氢技术、储氢技术及运氢技术的原理与应用作了系统阐述。
　　结合具体实际项目, 对新能源耦合制氢系统的架构设计、耦合制氢仿真模型的构建及实际案例进行了全面深入的分析。详细剖析了风电、光伏耦合碱性电解水制氢系统的系统设计与仿真模型的构建与验证,探讨了该模型在化工领域的应用潜力, 对绿色氢气在交通领域的应用场景与技术进行了分析。利用仿真模型, 结合新能源耦合化工的实际情景, 分析了项目技术的经济性, 扩大了绿色氢气应用途径。

前言
第1 章　 氢能基础知识与产业概况 1
1. 1　 能源革新 1
1. 1. 1　 能源形态 3
1. 1. 2　 环境影响 5
1. 1. 3　 氢能产业政策 6
1. 2　 氢能基础知识 8
1. 2. 1　 物理与化学特性 8
1. 2. 2　 燃烧特性 10
1. 2. 3　 与其他燃料的比较 12
1. 2. 4　 氢气制取、 存储与利用 13
1. 3　 氢能产业发展概况 25
1. 3. 1　 全球绿氢项目情况 25
1. 3. 2　 我国绿氢项目与应用现状 27
第2 章　 新能源发电技术 31
2. 1　 风力发电概述 31
2. 1. 1　 风力发电系统构成 31
2. 1. 2　 风力发电原理 37
2. 1. 3　 风电应用情况 48
2. 1. 4　 国内区域分布特性 54
2. 2　 光伏发电概述 72
2. 2. 1　 光伏发电原理 72
2. 2. 2　 光伏发电系统 81
2. 2. 3　 太阳能资源分布 111
Ⅴ
第3 章　 电解水制氢技术 119
3. 1　 电解水制氢概述 119
3. 2　 碱性电解水制氢 121
3. 2. 1　 工作原理 121
3. 2. 2　 技术特点 122
3. 2. 3　 技术挑战 123
3. 2. 4　 应用前景 123
3. 3　 质子交换膜电解水制氢 125
3. 3. 1　 工作原理 125
3. 3. 2　 技术特点 126
3. 3. 3　 技术挑战 127
3. 3. 4　 应用前景 127
3. 4　 固体氧化物电解水制氢 130
3. 4. 1　 工作原理 130
3. 4. 2　 技术特点 130
3. 4. 3　 技术挑战 131
3. 4. 4　 应用前景 132
3. 5　 其他方式电解水制氢 134
3. 6　 电解水制氢的经济性 135
第4 章　 储氢技术 138
4. 1　 储氢技术概述 138
4. 2　 气态压缩储氢 139
4. 3　 低温液态储氢 141
4. 3. 1　 低温绝热技术 142
4. 3. 2　 低温储罐技术 143
4. 3. 3　 低温绝热技术与低温储罐技术的异同 145
4. 4　 固态储氢 147
4. 4. 1　 合金储氢技术 147
4. 4. 2　 金属有机框架技术 150
4. 4. 3　 氢化物储氢技术 152
4. 4. 4　 碳材料储氢技术 154
4. 4. 5　 各技术路线的异同 157
4. 5　 有机液态储氢 158
4. 5. 1　 芳香烃类 158
4. 5. 2　 甲醇类 160
4. 5. 3　 甲酸 162
4. 5. 4　 水合肼 165
4. 6　 储氢技术的发展趋势 167
第5 章　 氢气的运输 169
5. 1　 陆地运输 169
5. 1. 1　 长管拖车 169
5. 1. 2　 槽罐车 171
5. 2　 管道运输 173
5. 3　 水路运输 177
5. 4　 其他 178
5. 4. 1　 氨、 醇介质运输 178
5. 4. 2　 有机液体运输 180
5. 4. 3　 固态运输 181
第6 章　 制氢系统的构建及特性分析 182
6. 1　 系统结构 182
6. 2　 关键设备 182
6. 2. 1　 风电出力模型 182
6. 2. 2　 光伏出力模型 183
6. 2. 3　 电储能出力模型 184
6. 2. 4　 制氢模型 185
6. 2. 5　 储氢模型 186
6. 2. 6　 并网接口 186
6. 3　 新能源制储氢一体化系统 187
6. 4　 基于自适应控制的风光制储氢协调运行策略 188
6. 4. 1　 信号监测采集环节 188
6. 4. 2　 数据分析辨识环节 188
6. 4. 3　 协调控制、 优化运行及动态修正环节 189
6. 4. 4　 制氢槽控制逻辑 191
6. 4. 5　 新能源制储氢控制保护方式 194
第7 章　 制氢仿真系统建模 197
7. 1　 仿真系统建设原则 197
7. 2　 仿真建模构建 197
7. 2. 1　 基于风速数据的间接建模方法 197
7. 2. 2　 基于风功率数据的直接建模方法 198
7. 2. 3　 基于太阳辐射强度的间接建模方法 198
7. 2. 4　 基于光伏功率数据的直接建模方法 199
7. 2. 5　 新能源功率特性分析 199
7. 2. 6　 仿真模型建立 204
7. 3　 风光储氢系统仿真案例 209
第8 章　 制氢案例分析 215
8. 1　 风光制氢与化工 216
8. 1. 1　 化工行业现状 220
8. 1. 2　 化工行业面临的挑战 226
8. 1. 3　 化工行业未来发展方向分析 228
8. 1. 4　 风电制氢 231
8. 1. 5　 重油加氢 246
8. 1. 6　 “零碳” 甲醇 257
8. 1. 7　 合成氨 277
8. 1. 8　 风险点及对策分析 288
8. 2　 风光制氢与交通 291
8. 2. 1　 氢能重型汽车 291
8. 2. 2　 “零碳” 航运 297
8. 2. 3　 航空可持续燃料 307

当前, 全球能源体系正经历深刻变革。化石能源的长期大规模使用不仅加
剧资源枯竭危机, 更引发温室气体排放、极端气候事件频发等严峻环境问题。
《巴黎协定》明确全球温控目标, 中国“ 双碳” 战略持续推进, 能源低碳转型
已成为各国共识。然而, 风能、太阳能等可再生能源固有的间歇性、波动性问
题, 制约了其大规模并网消纳, “弃风弃光” 现象仍客观存在, 如何实现可再
生能源的高效存储与价值转化, 成为能源领域亟待突破的关键课题。
氢能作为零碳能源载体, 兼具高能量密度、零排放特性, 既能通过电解水
制氢实现电能的化学存储, 又能在工业、交通、建筑等领域灵活应用, 成为链
接可再生能源与终端用能的核心纽带。其中, 风光耦合制氢技术将风能、太阳
能发电与电解水制氢深度融合, 不仅消纳可再生能源富余电力, 生产“ 绿氢”
助力终端脱碳, 更能推动能源系统从“ 电—电” 单一循环向“ 电—氢—多能”
协同循环升级, 是破解可再生能源消纳难题、构建新型电力系统的重要路径。
为系统梳理风光耦合制氢技术体系, 本书以“ 基础—技术—系统—案例”
为逻辑主线, 全面覆盖氢能产业全链条关键技术与实践案例, 构成了新能源与
氢能在生产、储运和应用方面全过程结合的内容框架。本书兼顾理论深度与实
践价值, 既介绍了风光储氢模型、碱性电解槽模型、源—储—荷动态协同控制
技术等核心技术, 又分析了现阶段氢能应用的典型案例, 既可为能源领域研究
者、工程技术人员提供系统的技术指引, 也可为高校相关专业师生搭建理论与
实践的桥梁。
感谢新疆维吾尔自治区重大科技专项( 区域综合能源系统的绿能协同技术
及应用研究———面向区域综合能源系统应用的氢储能技术项目2022A01001-2)
支持, 及各位项目参与者的贡献。相信本书的出版, 将为推动风光耦合制氢技
术产业化应用、助力我国能源低碳转型贡献力量。