本网讯（科研处、机械工程学院）近日，我校机械工程学院夏志平博士团队在基于固体氧化物电解池（SOEC）的制氢站容量配置与运行优化研究方面取得重大进展，相关研究成果以“Electro‑hydrogen sizing and operation optimization for a hydrogen production station based on solid oxide electrolysis cells considering stack degradation”为题，发表于能源领域国际顶级期刊Applied Energy（影响因子11.2，中科院一区TOP期刊），为区域可再生能源储存、绿色氢能产业发展，以及船舶氢能系统技术开发应用等领域提供了理论基础和技术支撑。这是我校首次以第一作者和第一通讯单位在能源领域顶级学术期刊发表的研究论文。
发展绿氢是实现交通运输领域“碳达峰、碳中和”目标的关键路径。SOEC因其能量转换效率高、可逆运行等优势，正成为分布式绿色制氢的核心技术单元。然而，SOEC电堆在长期运行中会发生不可逆的微观结构化学衰减，导致实际制氢能力逐渐下降。现有研究普遍忽视这一动态衰减过程，使得制氢站容量配置偏于乐观，进而引发成本超支、容量冗余和经济性下降等问题。针对上述关键瓶颈，研究团队基于前期建立的SOEC电堆衰减模型，首次建立了电压衰减速率与温度、电流密度之间的量化关系，拟合得到衰减速率表达式。在此基础上，进一步揭示了系统运行功率与衰减速率之间的非线性关系。团队创新性地提出了“累积衰减因子”概念，用于动态评估电堆服役过程中的实际制氢能力。研究发现，当系统在高效率区间运行时，实际制氢功率与分配功率之间的差距随运行时间和功率增加而逐渐扩大，为制氢站容量设计提供了重要的修正依据。
在容量配置方面，研究团队构建了基于鄱阳湖服务区实际气象数据的全年8760小时精细化模型，采用规则式能量管理策略与NSGA-II遗传算法协同寻优，以氢气供应缺失概率（LHSP）和氢气平准化成本（LCOH）为评价指标，完成了系统容量的多目标优化求解。结果表明，LCOH与LHSP之间存在显著的权衡关系：实现LHSP=0（全年无间断供氢）的最优配置方案为光伏板639块、风机52台、锂电池组13套、储氢罐容量299公斤，对应的LCOH为11.19美元/公斤。在运行优化方面，研究团队基于美国能源部氢燃料电池计划设定的电堆更换技术准则，提出以“集总衰减电阻”作为电堆更换的技术判据，数值模拟显示达到30%衰减水平所需运行时长约为3.9年，对应的集总衰减电阻为7.713 mΩ。在此基础上，建立了SOEC系统运行成本与运行功率之间的指数函数关系，并设计了以最小化系统运行成本为目标的经济调度策略。与传统规则式控制策略相比，该策略在满足氢气负荷需求的前提下，日运行成本由19.11美元降至9.66美元，降幅达49.42%，同时储能系统的荷电状态更为稳定，表现出显著的综合经济效益。
该论文由我校机械工程学院夏志平博士为第一作者兼通讯作者，华中科技大学、南昌大学、波兰电力工程研究所、美国加州大学尔湾分校国家燃料电池研究中心等单位参与合作研究。研究工作得到国家重点研发计划、江西省教育厅科技项目、深圳市科技计划、湖北省自然科学基金创新群体项目、江苏省重点研发计划等资助与支持。
据悉，Applied Energy专注于能源转换与储存、能源系统集成、可再生能源技术、智慧能源解决方案及碳中和路径等前沿方向，是世界公认的国际能源工程领域的顶级学术期刊，在能源和环境科学领域400余份期刊中排名第五，2025年最新影响因子为11，五年平均影响因子11.2。
（文/郭文星 编辑、审核/聂世平）
