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        風(fēng)電制氫及技術(shù)要求

        返回列表來(lái)源:柏艾斯 發(fā)布日期:2020-09-11 12:23:29瀏覽:-查看手機網(wǎng)址
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        風(fēng)電制氫系統主要由風(fēng)力發(fā)電機組、電解水裝置、儲氫裝置、燃料電池、電網(wǎng)等組成。如圖1為風(fēng)電制氫系統吸納風(fēng)電棄風(fēng)量示意圖,上半部分為棄風(fēng)制氫部分,下半部分為風(fēng)電并網(wǎng)部分。在風(fēng)電并網(wǎng)部分,風(fēng)電經(jīng)過(guò)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(fēng)電的諧波濾去,產(chǎn)生達到并網(wǎng)需求的高質(zhì)量電能,經(jīng)由升壓變壓器為電網(wǎng)供電;在棄風(fēng)制氫部分,風(fēng)電被濾波后經(jīng)過(guò)AD-DC整流變換單元,將交流電轉換為直流電,再經(jīng)過(guò)直流支撐電路接入DC-DC電路,將直流電進(jìn)行降壓或升壓處理,使直流電變換為可以制氫的電能,進(jìn)而制氫。在此過(guò)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(fēng)電并網(wǎng)側與制氫側應進(jìn)行合理的功率分配,在風(fēng)電滿(mǎn)足電網(wǎng)需求的前提下,剩余的風(fēng)能進(jìn)行制氫,做到能源的最大利用。

        風(fēng)電

        1.風(fēng)電制氫技術(shù)類(lèi)型


        (1)離/并網(wǎng)型風(fēng)電制氫


        根據風(fēng)電來(lái)源的不同,風(fēng)電制氫技術(shù)分為并網(wǎng)型風(fēng)電制氫和離網(wǎng)型風(fēng)電制氫。


        ——并網(wǎng)型風(fēng)電制氫,是指將風(fēng)電機組接入電網(wǎng),從電網(wǎng)取電的制氫方式,比如從風(fēng)場(chǎng)的 35kV或220kV電網(wǎng)側取電,進(jìn)行電解水制氫,主要應用于大規模風(fēng)電場(chǎng)的棄風(fēng)消納和儲能。由于與電網(wǎng)相連,單機容量較大。


        ——離網(wǎng)型風(fēng)電制氫,是指將單臺或多臺風(fēng)機所發(fā)的電能,不經(jīng)過(guò)電網(wǎng)直接提供給電解水制氫設備進(jìn)行制氫,主要應用于分布式制氫或局部應用于燃料電池發(fā)電供能。由于獨立于電網(wǎng)運行,單機容量較小。


        (2)堿性/質(zhì)子交換膜/固體氧化物電解水制氫


        根據電解水制氫技術(shù)的不同,風(fēng)電制氫技術(shù)分為:堿性(ALK)電解水制氫、質(zhì)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(zhì),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(zhì)子交換膜(PEM)電解水制氫,是指應用質(zhì)子交換膜(PEM)替代隔膜,傳導質(zhì)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(zhì)材料,在700-1000℃的高溫下,對兩側施加直流電,陽(yáng)極產(chǎn)生O2,陰極產(chǎn)生H2。 目前,目前ALK技術(shù)已實(shí)現工業(yè)化;PEM技術(shù)尚處于從研發(fā)走向工業(yè)化,商業(yè)化水平低;SOE技術(shù)正處于實(shí)驗室研發(fā)階段,各制氫技術(shù)有如下特點(diǎn)。 

        參數


        2.風(fēng)電制氫技術(shù)要求   從技術(shù)角度來(lái)看,因為風(fēng)電具有隨機性、不穩定性、波動(dòng)性較大的特點(diǎn),風(fēng)力發(fā)電機、電解水制氫設備、風(fēng)電場(chǎng)能量控制系統都有著(zhù)較高的要求。

        (1)風(fēng)力發(fā)電機   風(fēng)力發(fā)電機不僅需要將電能通過(guò)變流裝置輸送到電網(wǎng),同時(shí)也要將棄風(fēng)發(fā)電為電解裝置供電。因此風(fēng)力發(fā)電機需要很強的扛風(fēng)波動(dòng)能力,即高適應性。

        (2)電解水制氫系統   由于風(fēng)力發(fā)電系統的間歇性、隨機性的特點(diǎn),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(shù)的高效性、環(huán)保性、成本和技術(shù)成熟度也很重要。當前三種制氫技術(shù)在這些性能上表現各異。


        從高適應性來(lái)看,PEM技術(shù)和風(fēng)電的耦合性較好,適合風(fēng)電制氫系統。SOE技術(shù)尚需要進(jìn)一步研究探索其與風(fēng)電制氫的適應性。


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


        從環(huán)保性來(lái)看,ALK技術(shù)使用腐蝕性的堿液作為電解質(zhì),會(huì )對環(huán)境造成污染。PEM技術(shù)和SOC技術(shù)相對較為綠色環(huán)保。

        從成本和技術(shù)成熟度的來(lái)看,ALK技術(shù)成熟、成本較低,適用大規模的風(fēng)電制氫系統。 


        參數2

        三類(lèi)電解水制氫技術(shù)要求 目前,由于A(yíng)LK技術(shù)與PEM技術(shù)的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間較短,動(dòng)態(tài)響應能力較好,適用于風(fēng)電制氫系統。相比之下,SOE技術(shù)的動(dòng)態(tài)響應時(shí)間比較長(cháng),目前并不適合大規模風(fēng)電制氫。再從制氫能力、成本和技術(shù)成熟度來(lái)看,目前ALK技術(shù)的總體優(yōu)勢大于PEM技術(shù),因此我國當前的風(fēng)電制氫主要采用ALK電解水制氫技術(shù)。 北京柏艾斯的電流傳感器深耕于制氫行業(yè)多年,取得了不少客戶(hù)的認可。



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