在全球能源系统加速向低碳转型的背景下，风能和太阳能等可再生能源的安装容量持续增加[1,2]。然而，这些能源具有间歇性、波动性和不确定性。它们的大规模集成增加了电力系统的功率平衡和灵活调节难度，同时也促进了长时程、大规模储能和跨领域能源转换技术的发展。氢气可以将电力、工业、交通和化工等终端使用领域联系起来。通过电力制氢，可再生能源电力可以被储存、传输和重复利用，使氢成为提高可再生能源接纳能力和支持难以减排领域深度脱碳的重要途径[1,3,4]。
在各种氢气生产途径中，由可再生能源电力驱动的水电解技术在低碳氢气生产方面具有巨大潜力。碱性水电解器（ALK）和质子交换膜水电解器（PEM）是目前技术成熟度较高、工程应用广泛的两种低温水电解技术[2,5]。PEM电解器利用固体聚合物膜进行质子传导和气体分离，其特点是电流密度高、响应速度快且负载调节范围广；ALK电解器主要依靠碱性电解液和隔膜进行离子传输和气体分离，具有技术成熟、材料成本相对较低以及在大规模应用中经验丰富的优势[5], [6], [7], [8]。尽管如此，这两种电解技术在离子导电介质、反应物传输路径、气体产生活动、热管理及内部时间常数等方面存在显著差异，因此在相同的功率输入波动下表现出不同的动态响应和性能演变特征[8]。
先前的研究表明，在可再生能源输入波动的情况下，电解器的运行逐渐从准稳态条件转变为涉及频繁负荷变化、低负荷运行、过载和重复启停循环的动态过程[9,10]。在此转变过程中，内部状态、关键性能参数和多物理过程之间的相互作用显著增强，传统的稳态或准稳态建模方法已不足以完全捕捉电解器的动态行为[11], [12], [13]。因此，开发一个能够同时描述瞬态响应和内部演变机制的动态建模框架对于性能预测、控制优化、安全运行和电解器寿命评估至关重要。
为满足上述动态建模需求，现有综述从低温电解系统建模、特定电解器技术的动态特性、退化机制以及系统级控制和优化的角度总结了相关研究[5], [6], [7], [8],[13], [14], [15]。这些研究为理解电解器的动态行为奠定了重要基础。然而，相关讨论大多分散在具体技术、模型类型或应用场景中，尚未系统地阐明内部状态、性能参数和多物理过程在波动输入下的相互作用机制。同时，也缺乏在统一分析框架内对PEM和ALK电解器的主导状态、敏感参数和关键反馈路径的直接 comparison。表1总结了代表性综述的研究范围、与动态建模相关的分析内容及模型比较结论。
基于上述研究空白，本文以局部状态的重新分配、关键性能参数随运行状态和历史的演变以及多物理场反馈闭合作为主要分析线索。选择这三个议题并不意味着它们涵盖了动态建模的所有方面，而是对应于三个相互关联的维度——状态表示、参数更新和反馈闭合——这些维度共同表征了电解器在波动输入下的动态响应机制。这些过程并非严格按时间顺序依次发生，而是在不同时间尺度上同时发生并通过反馈相互作用[11,[16], [17], [18]。多尺度建模、参数识别和不确定性量化同样重要，但它们在分析层面有所不同：多尺度建模主要关注物理过程在不同空间和时间尺度上的表征与整合；而参数识别和不确定性量化主要支持模型校准、参数更新和可信度评估。在此框架下，本文比较了PEM和ALK电解器的主导状态、敏感参数、关键反馈路径以及模型适用性边界；分析了现有模型在状态保留、参数更新、反馈闭合和工程应用方面的差异；进一步指出了模型简化、跨时间尺度表征、反馈路径评估、技术特定建模和动态验证方面的当前限制和未来发展方向。
为了确保对文献的系统和透明分析，本文采用了一种结构化的文献搜索和筛选方法。主要数据库包括Web of Science Core Collection和Scopus，同时补充了IEEE Xplore的搜索，涵盖了2000年1月至2026年7月期间发表的英文期刊文章、综述和相关会议论文。仅纳入那些关注PEM或ALK电解器、研究波动、瞬态、变负荷或启停运行条件，并分析状态分布、参数演变、退化、多物理场耦合、动态验证或模型应用的研究。排除那些仅限于材料、催化剂、稳态性能或宏观经济分析且无法支持动态建模分析的研究。根据这些筛选标准，提取了关于模型规模、主导状态、参数处理、反馈路径、验证方法和应用目标的信息，并对PEM和ALK的动态模型进行了比较分析。
本文的其余部分安排如下：第2节比较了PEM和ALK电解器的动态响应，并介绍了三个关键的建模问题；第3节回顾了相关的建模方法及其适用性边界；第4节总结了两种电解器技术之间的建模差异、现有的研究空白和未来发展方向；第5节提出了主要结论。
