王丹丹，李亚楼，李芳，孙璐

（电网安全与节能国家重点实验室(中国电力科学研究院有限公司)，北京市 海淀区 100192）

0 引言

2020年9月，中国正式提出“二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”的目标。积极发展清洁能源有助于促进我国碳达峰、碳中和工作的加速进行，加快产业结构的优化。氢能作为一种低碳、高效、环境友好、应用场景丰富的绿色能源，被誉为21世纪的“终极能源”。将可再生能源弃电用于电解水制备氢能，能够为可再生能源季节性大规模消纳提供一种有效的解决方式，同时也是助力实现碳中和的关键手段[1-4]。

高渗透率可再生能源为电解制氢提供了契机，有效推动了低碳氢能的规模化发展。当前我国对新能源的消纳能力不足，制约了可再生能源的规模化发展[5-6]。2018年中国可再生能源弃电量高达1 020亿kW·h，超过了三峡电站的总发电量[7]。电解水制氢可有效提高电力系统对可再生能源的消纳能力，从供给侧增强对化石能源的替代作用，并实现全生命周期碳减排。目前，电解水制氢技术可分为碱性电解水技术、固体聚合物电解水技术和高温固体氧化物电解水(solid oxide electrolysis cell，SOEC)技术[8-9]。其中，SOEC技术的电解效率高，在高温(600~1 000 ℃)条件下将原料水转化为氢气和氧气，能够实现电能和热能向化学能的高效转化，是极具前景的高效大规模制氢方法[10-11]。

由于高温固体氧化物电解较传统低温电解更高效，发展潜力巨大，近十年来SOEC的研究以指数形式增长[12]。为了进一步优化SOEC的生产过程，提高其整体性能，对SOEC建立数值模型进行研究十分有必要。……