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（ 上网电价或交易电价） 。
２） 氢燃料电池模型。
氢燃料电池典型的物理模型［３１］ 可表示为

ＰＦＣ ＝ ＱＦＣ·Ｈ２ ＶＦＣ Ｆｚ （ ３６）
ＮＦＣ

式中： ＰＦＣ表示氢燃料电池的输出电功率； ＱＦＣ·Ｈ２ 表示氢燃料电池的氢气消耗量； Ｖ ＦＣ表示氢燃

料电池的电堆电压； ＮＦＣ表示氢燃料电池的单体串联个数； Ｆ 表示 Ｆａｒａｄａｙ 常数； ｚ 表示每次反应

电子转移数。 同时， 氢燃料电池的经济性模型可概括为

ＣＦＣ ＝ Ｃｉｎｖ ＋ Ｃｉｎｓ ＋ Ｃｏｐｅ ＋ Ｃ Ｈ （ ３７）
ＦＣ ＦＣ ＦＣ ＦＣ

ＢＦＣ ＝ Ｅ Ｈ ｐ Ｈ （ ３８）
ＦＣ ｔ

式中： Ｃ ＦＣ 表示氢燃料电池的成本项， 包含氢燃料电池的初始投资成本 Ｃｉｎｖ ， 安装成本 Ｃ ｉｎｓ ， 运维
ＦＣ ＦＣ

成本 Ｃｏｐｅ 以及耗氢成本 Ｃ Ｈ ； Ｂ ＦＣ 表示氢燃料电池的收益项， 需要注意的是， 燃料电池出力较少上
ＦＣ ＦＣ

网， 一般是用于自用， 因此燃料电池的收益来源于因此减少的购电成本， 即等于燃料电池的出

力电量 Ｅ Ｈ 乘以电力价格 ｐ Ｈ 。
ＦＣ ｔ

２ ２ ２ 电－气耦合设备单元建模

电制氢系统主要包含电解槽和储氢罐两部分［３２］ 。 其中， 电解槽的典型物理模型可表示为

ＱＣＬ·Ｈ２ ＝ ａ１ ｅｘｐ æ ａ２ ＋ ａ３ ＴＣＬ ＋ ａ４ ＋ ａ５ ＴＣＬ ö × ＮＣＬ ＰＣＬ （ ３９）
ç Ｉ Ａｃｅｌｌ ÷ ＵＣＬ ｚＦ
è ＣＬ ／ （ ＩＣＬ ／ Ａｃｅｌｌ ） ２ ø

式中： ＱＣＬ·Ｈ２表示电解槽的制氢产量； ａｉ（ ｉ ＝ １， ２， …， ５） 表示 Ｆａｒａｄａｙ 效率相对系数； ＴＣＬ 表示

电解槽的工作温度； ＩＣＬ表示电解槽电流； Ａｃｅｌｌ 表示电池面积； ＮＣＬ 表示电解槽串联电池个数； ＰＣＬ

表示电解槽输出功率； ＵＣＬ表示电解槽电压； Ｆ 表示 Ｆａｒａｄａｙ 常数； ｚ 表示每次反应电子转移数。

储氢罐的典型物理模型为

ＶＳＴ（ ｔ０ ＋ Δｔ） ＝ ∫ｔ ０ ＋ Δｔ Ｑｓ （ＳＴ·Ｈ２ ｘ） ｄｘ ＋ ＶＳＴ（ ｔ０ ） （ ４０）
ｔ０

式中： ＶＳＴ（ ｔ０ ＋Δｔ） 表示 ｔ０ ＋Δｔ 时刻的有效储氢容量； ＶＳＴ（ ｔ０ ） 表示 ｔ０ 时刻的有效储氢容量； ＱｓＳＴ·Ｈ２

表示氢气产量。

电制氢系统的经济性模型可概括为

Ｃ ＝ Ｃ ＋ Ｃ ＋ Ｃ ＋ Ｃ ＋ Ｃｉｎｖ ｏｐｅ ｉｎｖ ｏｐｅ ＣＬ （ ４１）
ＥＨ２ ＥＨ２·ＣＬ ＥＨ２·ＣＬ ＥＨ２·ＳＴ ＥＨ２·ＳＴ ＥＨ２ （ ４２）
ＢＥＨ２ ＝ Ｑ ｐＣＬ·Ｈ２ Ｈ２

式中： Ｃ ＥＨ２ 表示电制氢 系 统 的 成 本 项， 包含电解槽和储气罐的初始投资成本 Ｃ 与ｉｎｖ Ｃ ，ｉｎｖ
ＥＨ２·ＣＬ ＥＨ２·ＳＴ

电解槽和储气罐的运维成本 Ｃ 和ｏｐｅ Ｃ ，ｏｐｅ 以及电解成本 Ｃ ＣＬ ； ＢＥＨ２ 表示电制氢系统的收益
ＥＨ２·ＣＬ ＥＨ２·ＳＴ ＥＨ２

项； ＱＣＬ·Ｈ２表示电解槽的制氢产量； ｐＨ２表示氢气价格。

２ ２ ３ 电－热耦合设备单元建模

１） 电热锅炉模型。

电热锅炉是典型的电－热耦合设备单元［３３］ 。 分布式电源联合电热锅炉物理模型［１１］ 为

ＱＥＨＢ（ ｔ） ＝ ηＥＨＢ（１ － μＬｏｓｓ ） ＰＥＨＢ（ ｔ） （ ４３）

式中： ＱＥＨＢ（ ｔ） 表示电热锅炉时段 ｔ 的供给热量； ＰＥＨＢ（ ｔ） 表示电热锅炉时段 ｔ 的耗电功率； ηＥＨＢ表

示电热转换效率； μＬｏｓｓ表示时段 ｔ 的热损失。 同时， 电热锅炉的经济性模型可概括为

Ｃ ＥＨＢ ＝ Ｃｉｎｖ ＋ Ｃｏｐｅ ＋ ＣＥ （ ４４）
ＥＨＢ ＥＨＢ ＥＨＢ

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