希倍优氢能在离网风光耦合制绿氢研究取得重要进展
发布日期：2024/4/22 Tag：希倍优氢能，离网制氢，技术，突破，应用场景，平价绿氢，氢能，制氢，碱性水电解制氢，电解槽
光伏与风电是一种无碳排放的可再生能源，但是其能量具有波动性的特征，对电网系统的安全运行冲击较大，国内很多地区可供并网的风电、光伏装机容量已达上限。使用光伏、风能进行耦合离网电解水制氢，不但可以解决光伏、风电的消纳难题，还有助于国家在工业、交通运输及民用领域深度脱碳，实现国家“碳中和、碳达峰”政策。
目前技术成熟的大型电解水制氢设备主要有碱性电解水槽（ALK）和质子交换膜电解水槽（PEM）。PEM电解水槽虽然可以匹配风电、光伏的波动性，但是膜电极催化剂依赖铂族贵金属，而全球90%的铂矿位于南非、加拿大等英联邦国家，优质的质子交换膜则主要由美国杜邦公司提供，导致PEM电解槽的价格大约是ALK电解槽的5倍。而且在中美贸易摩擦的背景下，大规模发展PEM电解水技术存在着极大的能源安全风险。碱性电解槽不需要使用贵金属催化剂，且核心部件都能实现国产，因此是当前大规模生产绿氢的最优选择。
（屋顶离网光伏制氢系统）
为解决离网风光耦合制取绿氢的卡脖子问题，希倍优氢能与姑苏实验室、固德威技术股份有限公司、苏州科技大学等机构合作，在苏州构建离网光伏电解水制绿氢系统，旨在解决绿氢的制取的难题。该系统包含宽负载功率电解槽及离网制氢电源，实现了离网光伏电流驱动碱性电解槽制绿氢，氢气无须提纯即可达到99.98%以上。
根据离网光伏和风电波动性的特点，希倍优氢能定制了宽负载功率电解槽系统，额定输入电压200V，直流能耗≤4.1kW·h/Nm³，电流密度3200 A/㎡，可在额定负载30%-110%范围内动态运行，能匹配光伏电流的波动性特点。在正常光照强度波动下，电解槽出口氢气无须进行提纯即可稳定达到99.98%，在最佳工况下直流能耗低至4.0 kW·h/Nm³。电解槽还可以承受极端电流扰动，可以在30秒内响应5倍的电流波动。实验过程中，整个光伏制氢系统可以将100%额定负载功率30秒内降至30%，或者将30%负载功率30秒内升至100%，过程中氢气纯度始终维持在99.8%以上。
（离网光伏电解水制氢实验）
依据光照能源波动性的特点，苏州科技大学唐叔贤院士团队采用IGBT方案开发设计了新型的离网光伏制氢电源，预留交流电（AC）接口，融合DC/DC和AC/DC电源转化模块，动态追踪光伏的最大输出功率点（MPP），通过优化系统软件算法实现直流电（DC）和交流电（AC）耦合转化成电解槽所需的直流电（DC），使制氢电源可稳定输出约200V电压，并根据光照强度变化动态改变输出电流，进而调整电解槽工作IV曲线，最大程度上优化界面耦合，使得光伏直流电转换成电解槽所需直流电的效率达到96%，完美匹配电解槽运行工况，运行过程中氢氧纯度达到电解槽的设计标准。未来制氢电源的AC接口可以接入风电，实现纯离网风光互补耦合制绿氢。
离网风/光制绿氢技术，将成为未来能源发展的重要趋势。希倍优氢能设计的宽功率负荷碱性电解槽设计与离网制氢电源联合，对推动国内绿氢开发有着重要影响。展望未来，希倍优氢能源将持续致力于这一领域的创新研发，为构建清洁、可持续的能源未来贡献力量。