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内容大纲
氢能及其系统与石油、煤炭、风、光、水和核能等的耦合集成，是构建氢能经济或者社会的关键一环，其理论和实践意义突出。通过电－氢耦合集成，可以实现电能和氢能的相互转换，提高电力系统的灵活性和可靠性，从而实现能源的高效利用和电力系统的稳定运行，为构建新型电力系统和实现碳中和目标提供重要支持。为此，本书阐述了清洁电能电解水制氢、高压气态储氢、加氢和用氢的基本原理和特性，围绕氢能与其他能源耦合应用的场景，介绍了氢能及其系统耦合集成的基本原理、应用技术和方法等。
本书可为从事能源、电力、环境科学等领域的研究人员、工程师提供参考，也可为电气工程、能源动力工程专业的高年级本科生和研究生提供参考。 -
作者介绍
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目录
序一
序二
前言
第1章 氢能与能源演变简史
1.1 氢能发展历史概述
1.1.1 氢能与生命起源
1.1.2 氢能发展过程
1.2 能源与社会形态
1.3 能源系统的演进规律
1.3.1 原始社会的能源
1.3.2 能源与文明社会
1.4 氢能：未来社会的能源
1.4.1 后工业化时代能源发展的困境
1.4.2 绿氢——破局的路径选择
1.5 电-氢耦合的基本形态和挑战
1.5.1 电-氢耦合的基本形态
1.5.2 电-氢互动关键问题
第2章 氢能来源
2.1 概述
2.2 天然氢
2.3 化石燃料制氢
2.3.1 煤制氢
2.3.2 天然气制氢
2.4 工业副产氢
2.5 电解水制氢
2.5.1 工作原理
2.5.2 技术经济特性分析
2.5.3 碳排放核算
2.6 案例分析
2.6.1 各类制氢技术成本对比
2.6.2 不同场景下制氢平准化成本分析
2.6.3 PEM电解水制氢机组全寿命周期经济性分析
参考文献
第3章 氢能储-输系统及运行特性
3.1 概述
3.2 高压气态储氢
3.2.1 储氢系统的结构
3.2.2 储氢环节运行特性建模
3.2.3 储氢环节技术经济特性
3.3 高压气态输氢
3.3.1 天然气掺氢系统的结构和物理性质
3.3.2 掺氢管道压力特性建模
3.3.3 掺氢管道衰减特性建模
3.3.4 掺氢管道渗透特性建模
3.4 氢高压加注
3.4.1 加注设备
3.4.2 加注技术
3.5 高压气态储-输氢系统设计优化
3.5.1 基本原理
3.5.2 设计建模
3.6 案例分析
参考文献
第4章 用氢及其负荷特性
4.1 概述
4.2 工业用氢
4.2.1 合成氨用氢
4.2.2 合成甲醇用氢
4.2.3 氢冶金
4.3 交通用氢
4.3.1 电-氢-交通耦合系统基本结构
4.3.2 HFCV加氢负荷计算模型
4.3.3 交通用氢负荷特性分析
4.3.4 电-氢-交通耦合系统协同优化
4.3.5 案例分析
4.4 建筑用氢
4.4.1 建筑氢能供能系统
4.4.2 氢能建筑全寿命周期成本评估
4.4.3 建筑氢能供能系统容量规划
4.4.4 案例分析
4.5 电力用氢
4.5.1 电力用氢的典型场景
4.5.2 电力用氢的潜力分析
第5章 光伏-电解槽直接耦合制氢技术
5.1 概述
5.2 PV-EC直接耦合制氢系统的结构与原理
5.2.1 系统结构与建模
5.2.2 系统耦合机理
5.3 PV-EC直接耦合制氢系统运行控制优化
5.3.1 系统优化算法
5.3.2 系统运行控制策略
5.4 PV-EC直接耦合制氢系统规划设计优化
5.4.1 系统拓扑优化设计
5.4.2 系统结构参数规划
5.5 案例分析
5.5.1 算例参数
5.5.2 运行控制结果
参考文献
第6章 规模化电解水制氢站集成优化技术
6.1 概述
6.2 电解水制氢机组的结构和接线方式
6.2.1 碱性电解水制氢机组的内部结构
6.2.2 PEM电解水制氢机组的内部结构
6.2.3 制氢机组的接线方式
6.3 电解水制氢机组运行优化
6.3.1 多电堆耦合运行策略
6.3.2 多机组协同运行优化
6.3.3 案例分析
6.4 制氢站集群并网规划优化
6.4.1 数学模型
6.4.2 求解方法
6.4.3 案例研究
参考文献
第7章 碱性-PEM混联制氢站集成优化技术
7.1 概述
7.2 混联制氢站的结构与原理
7.2.1 结构设计
7.2.2 运行机理
7.3 混联制氢站运行优化模拟
7.3.1 能效分析
7.3.2 功率分配策略
7.4 混联制氢站容量优化规划
7.4.1 容量参数设计
7.4.2 技术经济特性评估
7.5 案例研究
参考文献
第8章 制氢站电-氢互动控制优化技术
8.1 概述
8.2 制氢站并网控制策略
8.2.1 控制目标
8.2.2 VSG控制
8.2.3 下垂控制
8.2.4 算例分析
8.3 制氢站协调控制策略
8.3.1 控制目标
8.3.2 有限状态机
8.3.3 模型预测控制
8.3.4 算例分析
参考文献
第9章 电-氢-电耦合系统
9.1 概述
9.2 能源枢纽
9.2.1 基本结构设计
9.2.2 容量规划优化
9.2.3 并网运行控制
9.3 氢储能系统
9.3.1 基本原理与结构
9.3.2 容量规划优化
9.3.3 并网运行控制
9.4 案例分析
9.4.1 能源枢纽
9.4.2 氢储能系统
参考文献
第10章 电-氢-碳耦合系统
10.1 概述
10.2 电-氢-碳耦合的基本形态与实现路径
10.2.1 电-氢-碳耦合的基本形态
10.2.2 电-氢-碳耦合的实现路径
10.3 电-氢-碳耦合系统集成优化方法
10.3.1 数学规划优化
10.3.2 系统动力学
10.3.3 氢夹点分析技术
10.4 电-氢-碳耦合系统运行控制
10.4.1 电-氢-碳耦合系统不确定性分析
10.4.2 电-氢-碳耦合系统协调控制方法
10.5 案例分析
10.5.1 考虑储-用氢特性的PEM电解水制氢系统规划
10.5.2 风-氢-煤化工耦合系统能量广域协调控制
10.5.3 风-氢-煤化工耦合系统动力学建模与分析
参考文献
第11章 风-氢-火耦合系统
11.1 概述
11.2 结构与原理
11.2.1 系统组成与建模
11.2.2 换热网络设计
11.2.3 综合评估
11.3 风-氢-火耦合系统规划与运行优化
11.3.1 系统规划设计
11.3.2 运行优化策略
11.4 案例分析
参考文献
第12章 电-氢耦合商业模式
12.1 概述
12.2 电-氢耦合商业模式发展现状
12.2.1 国内外典型商业模式
12.2.2 氢能发展及区域分布特点
12.3 电-氢耦合潜在商业模式
12.3.1 商业模式理论体系
12.3.2 典型商业模式合集
12.4 电-氢耦合的经济性评估
12.4.1 关键影响因素
12.4.2 电-氢耦合的经济性指标
12.5 算例分析
12.5.1 案例介绍——六安兆瓦级氢能综合利用示范站
12.5.2 商业模式分析
12.5.3 经济性评估
参考文献
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