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圖為陽光氫能為三峽長江電力綠電綠氫示范項目提供的柔性制氫系統。 陽光氫能/供圖 |
10月31日,由中國電工技術學會主辦、陽光氫能承辦的T/CES226-2023《水電解制氫整流電源技術規范》(以下簡稱《規范》)標準發布會在北京召開。《規范》由陽光氫能主導、36家單位共同參與編制,經多輪專家評審歷時一年完成。
中國電工技術學會副秘書長王志華指出,在全球碳中和背景下,水電解制氫產業炙手可熱,制氫電源的發展尤其關鍵。《規范》填補了國內水電解制氫應用場景下的整流電源技術標準的空白,為國內水電解制氫電源的產品開發應用指引了方向。
■■ 維持電量動態平衡
陽光電源副總裁、陽光氫能董事長彭超才指出,水電解制氫首先要用電,制氫電源就是電解槽和電網之間的轉換設備。需要注意的是,電源的價格雖然在整個水電解制氫體系中不是特別突出,但在整個制氫過程中所發揮的能效,對效率提升和制氫技術進步極其關鍵。
陽光氫能制氫電源部總監江才表示,制氫電源是水電解制氫系統中關鍵的電能轉換裝置,其將電力系統的交流電轉換成電解槽所需的直流電。制氫電源需要考慮諧波對電網的影響,具備快速功率調度和響應能力,同時需使可再生能源發電量和電解槽用電量達到動態平衡。
“一方面,制氫電源要響應可再生能源的功率波動,另一方面,它連接著電網,要滿足電網對電能質量的要求,同時制氫電源輸出的直流電供給電解槽,要滿足電解槽對直流電壓紋波小的要求。”陽光氫能科技有限公司研發總監孫龍林說。
對此,陽光氫能憑借對先進的制氫電源整流技術和氫電耦合技術的研究,率先主導發布《水電解制氫整流電源技術規范》,對行業標準規范、良性發展將產生重要影響。
江才指出,一方面,《規范》從電源效率、電能質量等方面做了較為通用的要求,主要出發點是提高整個制氫系統的轉換效率,以及保障電源設備對電網的友好性。另一方面,《規范》從電解槽角度出發,對電源的故障連鎖、安全保護、直流紋波提出了明確的技術要求。
■■ 是制氫重要環節
彭超才表示,可再生能源占比目前已超煤電,新型能源結構催生了大規模、低成本的長時儲能需求,也為綠電制氫提供電力來源,為綠氫發展奠定了基礎。
需要注意是,大量可再生能源接入以及巨量氫負荷接入,將給電網帶來嚴峻挑戰。國網智能電網研究院電力電子所副所長徐桂芝指出,2030年,我國氫負荷預計達8000萬千瓦,如此大量的氫負荷接入將對電網產生巨大沖擊,加之極端天氣影響,未來的電力系統將出現源荷不平衡、電量不平衡,穩定性面臨考驗。
在此情況下,水電解制氫能夠為電力系統穩定運行發揮更好的正向作用。徐桂芝指出,氫儲能具備可調的特性,有靈活調節、啟動快速、儲量巨大等特點,是很有發展前景的長時儲能,也期待它能夠為新型電力系統安全穩定運行發揮重要的支撐作用。
“另一方面,新型電力系統也對新能源制氫提出更高要求。目前,制氫已脫離以前僅依靠穩定電源制氫的條件,越來越多地面向獨立的新能源制氫,以及大量的新能源與電網結合條件下的制氫。因此,制氫電源在電解制氫中成為重要環節,其作用就是銜接電網或可再生能源高比例下的電源與制氫裝置。”徐桂芝說。
徐桂芝也指出,制氫電源響應系統的要求,向制氫裝置輸出穩定的電流,同時也能對紋波起到良好的控制作用,對于將來制氫系統能否發揮好氫儲能及可調負荷至關重要。
■■ 與柔性制氫相結合
作為國內最早布局氫能領域的新能源企業,陽光氫能目前擁有制氫電源、制氫裝置及系統應用等多方面專項專利,具備大批量生產和交付的能力。同時,陽光氫能在柔性制氫中應用制氫電源也為行業提供了先進經驗和思路。
據介紹,陽光氫能SHR系列水電解制氫整流電源產品基于陽光電源多年電力電子轉換技術積累及經驗沉淀,采用IGBT全控型功率器件及PWM控制算法,轉換效率高、響應速度快、電網接入友好、輸出精度高、安全可靠,同時具備良好的電網支撐能力,有力支撐了柔性制氫技術發展,已在國內多個項目中成功應用。
孫龍林介紹,陽光氫能可再生能源柔性制氫技術基于六大核心技術,三大核心設備,可實現制氫系統與風、光、儲、網等多種能源形式及多種應用場景的柔性融合,構建靈活、高效、友好的綠電制氫系統。“在制氫電源的規劃過程中,陽光氫能將持續引領柔性制氫及電氫耦合技術,除整流電源,還將開發DC/DC直流電源、風電制氫電源等多種制氫電源。”
“《規范》發布只是一個開始,需持續加強新能源電力轉換、氫電耦合方面的技術創新,引領制氫整流電源技術規范的早日應用,同時希望能夠在行業共同努力下升級為國家標準,推動水電解制氫領域標準化建設和行業高質量發展。”彭超才進一步表示。