希倍優氫能在離網風光耦合制綠氫研究取得重要進展

光伏與風電是一種無碳排放的可再生能源，但是其能量具有波動性的特征，對電網系統的安全運行沖擊較大，國內很多地區可供并網的風電、光伏裝機容量已達上限。使用光伏、風能進行耦合離網電解水制氫，不但可以解決光伏、風電的消納難題，還有助于國家在工業、交通運輸及民用領域深度脫碳，實現國家“碳中和、碳達峰”政策。

（屋頂離網光伏系統）

目前技術成熟的大型電解水制氫設備主要有堿性電解水槽（ALK）和質子交換膜電解水槽（PEM）。PEM電解水槽雖然可以匹配風電、光伏的波動性，但是膜電極催化劑依賴鉑族貴金屬，而全球90%的鉑礦位于南非、加拿大等英聯邦國家，優質的質子交換膜則主要由美國杜邦公司提供，導致PEM電解槽的價格大約是ALK電解槽的5倍。而且在中美貿易摩擦的背景下，大規模發展PEM電解水技術存在著極大的能源安全風險。堿性電解槽不需要使用貴金屬催化劑，且核心部件都能實現國產，因此是當前大規模生產綠氫的最優選擇。

為解決離網風光耦合制取綠氫的卡脖子問題，希倍優氫能與姑蘇實驗室、固德威技術股份有限公司、蘇州科技大學等機構合作，在蘇州構建離網光伏電解水制綠氫系統，旨在解決綠氫的制取的難題。該系統包含寬負載功率電解槽及離網制氫電源，實現了離網光伏電流驅動堿性電解槽制綠氫，氫氣無須提純即可達到99.98%以上。

根據離網光伏和風電波動性的特點，希倍優氫能定制了寬負載功率電解槽系統，額定輸入電壓200V，直流能耗≤4.1kW·h/Nm?，電流密度3200 A/㎡，可在額定負載30%-110%范圍內動態運行，能匹配光伏電流的波動性特點。在正常光照強度波動下，電解槽出口氫氣無須進行提純即可穩定達到99.98%，在最佳工況下直流能耗低至4.0 kW·h/Nm?。電解槽還可以承受極端電流擾動，可以在30秒內響應5倍的電流波動。實驗過程中，整個光伏制氫系統可以將100%額定負載功率30秒內降至30%，或者將30%負載功率30秒內升至100%，過程中氫氣純度始終維持在99.8%以上。

（離網光伏電解水制氫實驗）

依據光照能源波動性的特點，蘇州科技大學唐叔賢院士團隊采用IGBT方案開發設計了新型的離網光伏制氫電源，預留交流電（AC）接口，融合DC/DC和AC/DC電源轉化模塊，動態追蹤光伏的最大輸出功率點（MPP），通過優化系統軟件算法實現直流電（DC）和交流電（AC）耦合轉化成電解槽所需的直流電（DC），使制氫電源可穩定輸出約200V電壓，并根據光照強度變化動態改變輸出電流，進而調整電解槽工作IV曲線，最大程度上優化界面耦合，使得光伏直流電轉換成電解槽所需直流電的效率達到96%，完美匹配電解槽運行工況，運行過程中氫氧純度達到電解槽的設計標準。未來制氫電源的AC接口可以接入風電，實現純離網風光互補耦合制綠氫。

（基于IGBT方案設計的200V制氫電源系統）

在當前全球能源轉型的大背景下，如何生產平價綠氫正受到越來越多的關注。在新疆、內蒙古等風力、光照資源豐富的地區，光伏、風電的發電成本已經降至0.1元/度。按此電價估算，采用純離網風光互補的堿性電解水制氫價格可以降至9元/kg H2，相較于傳統的制氫方式，這一價格無疑更具競爭力。

離網風/光制綠氫技術，將成為未來能源發展的重要趨勢。希倍優氫能設計的寬功率負荷堿性電解槽設計與離網制氫電源聯合，對推動國內綠氫開發有著重要影響。展望未來，希倍優氫能源將持續致力于這一領域的創新研發，為構建清潔、可持續的能源未來貢獻力量。