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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。
为解决离网风光耦合制取绿氢的卡脖子问题,苏州希倍优氢能源科技有限公司与姑苏实验室、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。
图 1.离网光伏电解水制氢系统。(a)屋顶离网光伏系统;(b)和(c)碱性电解槽及其后处理系统。
根据离网光伏和风电波动性的特点,苏州希倍优氢能源科技有限公司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20%,或者将20%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。
图 2.离网光伏电解水制氢实验。(a)碱性电解水槽操作界面;(b)离网光伏电解水制氢的氢气纯度随光照和电流的变化,绿色区域内为正常光照变化下的氢气纯度,棕色区域为人工模拟极端情况下将输出电流调整数倍导致的氢气纯度变化。
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。
图 3.基于IGBT方案设计的200V制氢电源系统。(a)设计原理;(b)研制的制氢电源设备。
希倍优公司设计的宽功率负荷碱性电解槽对国内绿氢开发与应用的产生重要影响。在风力、光照资源较好的新疆、内蒙古等地区,光伏、风电的发电成本可以降至0.1元/度电,宽功率负荷碱性电解槽与离网制氢电源联用,可以大幅度降低绿氢的生产成本。根据成本估算,采用纯离网风光互补的碱性电解水制氢价格可以降至9元/kgH2,在化工冶金、氢能、天然气掺氢等领域都有重要的应用前景。
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团队研究方向:围绕电氢耦合系统合理配置及运行优化技术、高比例新能源多直流送端电网协调控制技术以及多资源跨时空综合调节与运行优化技术开展探索与研究,力争从基础理论、关键技术、示范应用等多层次解决源网荷运行优化与协调控制难题。团队成果展示:●累计承担国家级科技项目2项、省部级科技项目7
能源是国民经济的命脉。2025年一季度,在“双碳”目标和能源安全新战略引领下,我国能源保供扎实有力,产业结构持续优化。记者调研发现,国家能源行业转型升级浪潮下,越来越多民营企业逐“绿”而行,在加速布局能源领域中开辟发展新空间。阳春三月,湖北大冶。特变电工集团自主研发的±800千伏特高压
2025年3月17日,苏州相城区氢能产业地标—希倍优氢能生产基地响起轰鸣,首套1000标方山川方形制氢系统搭载专车奔赴吉林,用于国内某头部企业风电制氢项目。本次交付的1000Nm方形制氢系统,采用集装箱撬装化方式设计、安装和运输,投运后单台设备制氢量达1000Nm/h,氢气纯度超99.5%,具备15%-110%宽负荷
10月18日,备受瞩目的2024北京国际风能大会暨展览会(CWP2024)已圆满落下帷幕。本届展会,“风电+”应用的多元化探索成为一大亮点,包括风电与氢能的深度融合、风电与储能的协同互补、风光储氢一体化系统等。参展企业不仅展示了在“风电+”应用场景开发领域的科研成果与实践案例,还积极应对未来清洁
10月以来,国内电解水制氢设备领域新消息不断。中国石化、中国华电、派瑞氢能、阳光氢能、康明斯、赛克赛斯、瑞麟氢能、希倍优氢能等多个制氢设备企业按下了升级扩张快进键,加速抢占制氢新风口。(来源:微信公众号“高工氢电”ID:weixin-gg-fcev作者:辛友)中国石化:首套光伏离网PEM电解水制氢试
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大规模光伏、风电的建设将是未来绿氢大规模应用的有力支撑,也是倒逼化工等传统高耗能、高排碳行业进行产业升级的有力举措。此次下线的希倍优1400标方制氢系统,很好地遵循了制氢设备向低成本、低能耗、高电密、高产气量的发展方向。近日,苏州希倍优氢能源科技有限公司(以下简称“希倍优氢能”)最新
北极星储能网获悉,8月18日,希倍优1400标方制氢系统新品下线揭幕仪式召开,苏州希倍优氢能源科技有限公司总经理李留罐在会上发布致辞。中国氢能产业发展中长期规划提出到2025年可再生能源制氢达到年产10-20万吨的目标。与此同时,海内外近年来已有多个大规模绿氢项目开建,希倍优氢能总经理李留罐认为
国家氢能产业发展中长期规划明确指出,将发展重点放在可再生能源制氢,严格控制化石能源制氢。根据规划设定的2025年中国绿氢产量达到10-20万吨/年的基础目标,高工产研氢电研究所(GGII)测算,实现这一目标对应的电解槽装机规模为1400-2800MW(按设备利用率4000h计算)。预计2022-2025年中国电解水制
近日,苏州希倍优氢能源科技有限公司(以下称“希倍优氢能”)位于苏州相城区总建筑面积约3.87万方的全新生产基地正式开工。据悉,地块建成后主要从事氢能装备、零部件等产品的研发、生产和销售,计划氢能装备年生产1GW。据了解,目前我国的主要氢源以工业副产氢为主,虽然工艺成熟、成本较低,但工业
1月22日,苏州希倍优氢能源科技有限公司(以下简称“希倍优氢能”)在江苏苏州举行主题为“氢力向上引领未来”暨希倍优氢能首套50标方碱性水电解制氢系统的下线仪式。据悉,本次下线的50标方碱性水电解制氢系统,可实现设备自动控制与数据实时监控,运行效率更直观;设备在传统材料,结构以及设计方面
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