2021年12月31日,由国家能源集团牵头的国家重点研发计划项目“大规模风光互补制氢关键技术研究及示范”在张家口的制氢示范工程试车成功,产氢量400标方每小时,电解槽的负荷达到30%额定功率。
图为张家口风光互补制氢站
该示范工程是目前世界上容量最大的风光互补制氢示范工程,包含6兆瓦风电、2兆瓦光伏发电、1兆瓦/1兆瓦时锂离子电池储能系统和一套单体产氢能力1200标方每小时的碱性电解槽。项目采用直流微网结构,通过风电变流器、光伏变换器、储能变流器、制氢电源,将风电、光伏发电、储能装置、电解槽接入直流微网,实现稳定可靠且高效的可再生能源制氢。
图为低碳院自主开发的制氢电源及风光氢储直流微网系统
该示范工程涵盖了多项自主研发的绿氢制备技术。由低碳院自主研发设计,科环集团龙源电气生产制造的全球功率最大的制氢电源,功率达到5.74兆瓦、效率达98.9%,为目前效率最高的制氢电源,拥有适应宽功率波动、低纹波等特性,可降低可再生能源制氢成本,在“绿氢”生产中具有显著优势。由低碳院自主研发的直流微网协调控制策略和一体化监控安全保护系统,采用了科环集团国能智深的edpf-nt dcs平台。风光储氢微网协调控制策略可最大化地利用风电、光伏等可再生能源制氢,一体化监控平台采用多层次拓扑监控架构,可实现风光耦合发电、制氢、储氢、输氢、用氢全环节监测。由合作方苏州竞立研发的1200标方每小时碱性电解水系统,是当前全球单槽制氢能力最大的制氢系统。
示范工程实施过程中,建设单位国电电力河北新能源公司在制氢站的设计、施工建设、设备采购、安装调试、安全保障、政府协调、施工方管理等方面,克服了一系列困难,在制氢站顺利试车方面承担了重要的保障作用。
这次试车成功,为制氢站的投运打下了良好基础,建成运营后将为张家口冬奥赛区提供绿色氢源,将填补我国兆瓦级大规模风光耦合制氢系统的空白。基于该项目成果将构建风光耦合制氢,从系统优化集成、关键装备设计制造、全环节综合监控与安全防护到运营的完整技术体系,为推进我国可再生能源与氢能源产业链健康发展,加快实现能源结构转型和达成“双碳”目标奠定坚实基础。