近日,第三屆中國綠氫與應用發展論壇在內蒙古鄂爾多斯正式召開,會議探討中國綠氫產業發展現狀、技術進展、應用案例以及未來發展前景等多個議題。
株洲中車時代電氣股份有限公司中車技術專家、正高級工程師陳潔蓮發表演講:從電力電子角度談綠電制氫電源解決方案。分析了綠電制氫的電源需求、制氫電源方案并展示了中車制氫電源產品化方案。
株洲中車時代電氣股份有限公司立足交通和能源領域,積淀了“算法、器件、材料”三大內核技術,具備從半導體器件-模塊-整機-系統完整的自主產業鏈。在氫能領域有超過50+電源訂單。
當前綠電制氫電源呈風電隨機性,光伏周期波動性,新能源電網出力情況變化大的特點,新能源的滲透率越來越高,為了實現電解水制氫負荷曲線與風光發電量匹配,需要實時調節電解槽制氫電源的負荷曲線,電源需要在電解槽30%-110%負荷率下波動。
在半導體的選擇上,陳潔蓮也分析了各種半導體的特點。晶閘管在超大容量,超大電流領域有著不可替代優勢;IGBT 開關頻率高,響應速度快,雙向可控,面向中小容量適配性,性價比高;在某些高壓場景具備不可替代性;IGCT面向中壓大容量場景更適配;功率SiC 變流器在成熟和規模化應用在培育中。
制氫電源方案包括交流耦合制氫、風電一機一儲方案以及直流耦合制氫方案。
部分場景,直流耦合制氫效率更高。直流耦合制氫包括低壓直流耦合制氫:制氫電源中小功率,技術相對成熟,適合電站和制氫工廠近端微網場景;中高壓直流耦合制氫:中壓可實現數十公里距離傳輸,再通過直流制氫電源為電解槽供電,但傳輸技術工程化難度較大,主要難點是直流固態開關技術、直流系統保護技術、隔離型DC/DC級聯變流器技術。
交流耦合電源方案包括SCR電源和IGBT電源。SCR適用于相對穩定電網,采用多脈波,配合電能質量裝置改善供電質量;IGBT更適應新能源功率波動大、支撐能力弱、快速調節能力高的綠電場景;離網場景更應選擇IGBT全控方案。但不管是SCR還是IGBT方案,都需高度重視系統中L與C的匹配設計,避免系統的諧振,陳潔蓮表示。
交-直流耦合配合,可滿足電解槽滿負載率和全天候需求。
中車IGBT制氫電源匹配市場主流制氫系統,功率單元組合靈活,單機組適配2000標方以下不同電解槽電壓-電流,電源在30%~110%負載范圍內,都具有優良的電網側和負載測性能。IGBT制氫電源是智能化制氫電源,可一鍵啟動、快捷調試、全面感知、壽命預測,讓工廠生產更加自動化。電源一體化組裝,集成撬裝方案,安裝調試更便捷。