风电制氢及技术要求

风电制氢系统主要由风力发电机组、电解水装置、储氢装置、燃料电池、电网等组成。如图1为风电制氢系统吸纳风电弃风量示意图，上半部分为弃风制氢部分，下半部分为风电并网部分。在风电并网部分，风电经过低阶滤波单元、AD-DC整流变换单元、逆变和高阶的滤波单元，将风电的谐波滤去，产生达到并网需求的高质量电能，经由升压变压器为电网供电;在弃风制氢部分，风电被滤波后经过AD-DC整流变换单元，将交流电转换为直流电，再经过直流支撑电路接入DC-DC电路，将直流电进行降压或升压处理，使直流电变换为可以制氢的电能，进而制氢。在此过程中，北京柏艾斯的高精度电流传感器可以精确的测量直流电的大小。风电并网侧与制氢侧应进行合理的功率分配，在风电满足电网需求的前提下，剩余的风能进行制氢，做到能源的最大利用。

1.风电制氢技术类型

(1)离/并网型风电制氢

根据风电来源的不同，风电制氢技术分为并网型风电制氢和离网型风电制氢。

——并网型风电制氢，是指将风电机组接入电网，从电网取电的制氢方式，比如从风场的 35kV或220kV电网侧取电，进行电解水制氢，主要应用于大规模风电场的弃风消纳和储能。由于与电网相连，单机容量较大。

——离网型风电制氢，是指将单台或多台风机所发的电能，不经过电网直接提供给电解水制氢设备进行制氢，主要应用于分布式制氢或局部应用于燃料电池发电供能。由于独立于电网运行，单机容量较小。

(2)碱性/质子交换膜/固体氧化物电解水制氢

根据电解水制氢技术的不同，风电制氢技术分为：碱性(ALK)电解水制氢、质子交换膜(PEM)电解水制氢和固体氧化物(SOE)电解水制氢。

——碱性(ALK)电解水制氢，是以KOH、NaOH等碱液为电解质，如采用石棉布等作为隔膜，在直流电的作用下，水电解生成氢气和氧气。

——质子交换膜(PEM)电解水制氢，是指应用质子交换膜(PEM)替代隔膜，传导质子，并隔绝电极两端气体，在直流电的作用下，水电解生成氢气和氧气。

——固体氧化物(SOE)电解水制氢，采用固体氧化物作为电解质材料，在700-1000℃的高温下，对两侧施加直流电，阳极产生O2，阴极产生H2。 目前，目前ALK技术已实现工业化;PEM技术尚处于从研发走向工业化，商业化水平低;SOE技术正处于实验室研发阶段，各制氢技术有如下特点。

2.风电制氢技术要求 　　从技术角度来看，因为风电具有随机性、不稳定性、波动性较大的特点，风力发电机、电解水制氢设备、风电场能量控制系统都有着较高的要求。

(1)风力发电机 　　风力发电机不仅需要将电能通过变流装置输送到电网，同时也要将弃风发电为电解装置供电。因此风力发电机需要很强的扛风波动能力，即高适应性。

(2)电解水制氢系统 　　由于风力发电系统的间歇性、随机性的特点，电解水制氢系统需要具备在不稳定电能下能够安全、可靠和高效制氢的能力，即高适应性。此外，电解水制氢技术的高效性、环保性、成本和技术成熟度也很重要。当前三种制氢技术在这些性能上表现各异。

从高适应性来看，PEM技术和风电的耦合性较好，适合风电制氢系统。SOE技术尚需要进一步研究探索其与风电制氢的适应性。

从高效性来看，目前ALK技术的制氢能力更强，但是能耗效率相对最低。PEM技术和SOE技术能耗效率相对较高，但目前PEM技术的单堆制氢能力主要为几十标方每小时，而SOE技术制氢能力最小，尚在探索阶段。

从环保性来看，ALK技术使用腐蚀性的碱液作为电解质，会对环境造成污染。PEM技术和SOC技术相对较为绿色环保。

从成本和技术成熟度的来看，ALK技术成熟、成本较低，适用大规模的风电制氢系统。

三类电解水制氢技术要求 目前，由于ALK技术与PEM技术的动态响应时间较短，动态响应能力较好，适用于风电制氢系统。相比之下，SOE技术的动态响应时间比较长，目前并不适合大规模风电制氢。再从制氢能力、成本和技术成熟度来看，目前ALK技术的总体优势大于PEM技术，因此我国当前的风电制氢主要采用ALK电解水制氢技术。 北京柏艾斯的电流传感器深耕于制氢行业多年，取得了不少客户的认可。

北京柏艾斯科技是专业的电流电压传感器厂家，掌握霍尔磁通门等多种技术原理，为众多国内外用户提供OEM和ODM服务，更多产品应用请登录公司网站了解更多，www.passiontek.com.cn.