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    風電制氫及技術要求

    返回列表來源:柏艾斯 發布日期:2020-09-11 12:23:29瀏覽:-查看手機網址
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    風電制氫系統主要由風力發電機組、電解水裝置、儲氫裝置、燃料電池、電網等組成。如圖1為風電制氫系統吸納風電棄風量示意圖,上半部分為棄風制氫部分,下半部分為風電并網部分。在風電并網部分,風電經過低階濾波單元、AD-DC整流變換單元、逆變和高階的濾波單元,將風電的諧波濾去,產生達到并網需求的高質量電能,經由升壓變壓器為電網供電;在棄風制氫部分,風電被濾波后經過AD-DC整流變換單元,將交流電轉換為直流電,再經過直流支撐電路接入DC-DC電路,將直流電進行降壓或升壓處理,使直流電變換為可以制氫的電能,進而制氫。在此過程中,北京柏艾斯的高精度電流傳感器可以精確的測量直流電的大小。風電并網側與制氫側應進行合理的功率分配,在風電滿足電網需求的前提下,剩余的風能進行制氫,做到能源的最大利用。

    風電

    1.風電制氫技術類型


    (1)離/并網型風電制氫


    根據風電來源的不同,風電制氫技術分為并網型風電制氫和離網型風電制氫。


    ——并網型風電制氫,是指將風電機組接入電網,從電網取電的制氫方式,比如從風場的 35kV或220kV電網側取電,進行電解水制氫,主要應用于大規模風電場的棄風消納和儲能。由于與電網相連,單機容量較大。


    ——離網型風電制氫,是指將單臺或多臺風機所發的電能,不經過電網直接提供給電解水制氫設備進行制氫,主要應用于分布式制氫或局部應用于燃料電池發電供能。由于獨立于電網運行,單機容量較小。


    (2)堿性/質子交換膜/固體氧化物電解水制氫


    根據電解水制氫技術的不同,風電制氫技術分為:堿性(ALK)電解水制氫、質子交換膜(PEM)電解水制氫和固體氧化物(SOE)電解水制氫。


    ——堿性(ALK)電解水制氫,是以KOH、NaOH等堿液為電解質,如采用石棉布等作為隔膜,在直流電的作用下,水電解生成氫氣和氧氣。


    ——質子交換膜(PEM)電解水制氫,是指應用質子交換膜(PEM)替代隔膜,傳導質子,并隔絕電極兩端氣體,在直流電的作用下,水電解生成氫氣和氧氣。


    ——固體氧化物(SOE)電解水制氫,采用固體氧化物作為電解質材料,在700-1000℃的高溫下,對兩側施加直流電,陽極產生O2,陰極產生H2。 目前,目前ALK技術已實現工業化;PEM技術尚處于從研發走向工業化,商業化水平低;SOE技術正處于實驗室研發階段,各制氫技術有如下特點。 

    參數


    2.風電制氫技術要求   從技術角度來看,因為風電具有隨機性、不穩定性、波動性較大的特點,風力發電機、電解水制氫設備、風電場能量控制系統都有著較高的要求。

    (1)風力發電機   風力發電機不僅需要將電能通過變流裝置輸送到電網,同時也要將棄風發電為電解裝置供電。因此風力發電機需要很強的扛風波動能力,即高適應性。

    (2)電解水制氫系統   由于風力發電系統的間歇性、隨機性的特點,電解水制氫系統需要具備在不穩定電能下能夠安全、可靠和高效制氫的能力,即高適應性。此外,電解水制氫技術的高效性、環保性、成本和技術成熟度也很重要。當前三種制氫技術在這些性能上表現各異。


    從高適應性來看,PEM技術和風電的耦合性較好,適合風電制氫系統。SOE技術尚需要進一步研究探索其與風電制氫的適應性。


    從高效性來看,目前ALK技術的制氫能力更強,但是能耗效率相對最低。PEM技術和SOE技術能耗效率相對較高,但目前PEM技術的單堆制氫能力主要為幾十標方每小時,而SOE技術制氫能力最小,尚在探索階段。


    從環保性來看,ALK技術使用腐蝕性的堿液作為電解質,會對環境造成污染。PEM技術和SOC技術相對較為綠色環保。

    從成本和技術成熟度的來看,ALK技術成熟、成本較低,適用大規模的風電制氫系統。 


    參數2

    三類電解水制氫技術要求 目前,由于ALK技術與PEM技術的動態響應時間較短,動態響應能力較好,適用于風電制氫系統。相比之下,SOE技術的動態響應時間比較長,目前并不適合大規模風電制氫。再從制氫能力、成本和技術成熟度來看,目前ALK技術的總體優勢大于PEM技術,因此我國當前的風電制氫主要采用ALK電解水制氫技術。 北京柏艾斯的電流傳感器深耕于制氫行業多年,取得了不少客戶的認可。



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