依托風(fēng)電、光伏等可再生能源開展電解水制氫，所產(chǎn)出的綠氫具備近零碳排放特征，是傳統(tǒng)化石能源制氫具潛力的低碳替代方案。該技術(shù)不僅能夠支撐新型電力系統(tǒng)吸納新能源電力，充當重要的長時儲能媒介，同時為工業(yè)、交通運輸、化工領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)深度脫碳提供關(guān)鍵可行路徑。

   風(fēng)電與光伏發(fā)電天然存在間歇性、波動性特征，眾多新能源基地時常面臨電力富余、難以并網(wǎng)消納的難題。借助電解水技術(shù)，可將電網(wǎng)無法即時消納的富余電能轉(zhuǎn)化為氫能完成存儲，構(gòu)建 “電能 — 氫能 — 發(fā)電或工業(yè)直接利用” 的能量轉(zhuǎn)化鏈條。依靠這套模式實現(xiàn)長周期儲能，有效提高風(fēng)光資源利用效率，也為大規(guī)模、遠距離新能源電力消納提供重要解決思路。

制氫工藝分類及電氣原理

   當前電解水制氫主流技術(shù)路線包含堿性電解（ALK）、質(zhì)子交換膜電解（PEM）、固體氧化物高溫電解（SOEC）與陰離子交換膜電解（AEM）四類。其中堿性電解技術(shù)商業(yè)化成熟度高，占據(jù)市場 80% 以上份額，是現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的主流方案。本文圍繞電解水制氫站系統(tǒng)，闡述電解制氫整流工作原理，并開展配套電氣二次設(shè)備選型分析。

   本系統(tǒng)保護配置嚴格依據(jù)NB/T10447-2020《整流變壓器組保護裝置通用技術(shù)要求》及電力變壓器繼電保護相關(guān)規(guī)范，結(jié)合10kV雙移相變壓器24脈整流架構(gòu)、光伏與電網(wǎng)雙電源供電模式、堿性電解制氫特殊工況，將全站保護體系劃分為電氣主保護、電氣后備保護、非電量保護、整流閥側(cè)專項保護及系統(tǒng)聯(lián)動保護五大類別。系統(tǒng)為兩臺移相整流變壓器獨立配置全套保護裝置，與整流橋、直流母線協(xié)同配合，實現(xiàn)交直流全鏈路、安全防護。

   本項目分布式光伏采用10kV并網(wǎng)、自發(fā)自用、余電不上網(wǎng)運行方式。為滿足電網(wǎng)并網(wǎng)合規(guī)要求、保障電站長期穩(wěn)定運行并規(guī)避電網(wǎng)考核，系統(tǒng)配套并網(wǎng)保護與監(jiān)測配置：10kV進線設(shè)置防逆流保護，升壓箱變配置保護測控裝置，并網(wǎng)柜集成防孤島保護、電能質(zhì)量在線監(jiān)測及電能計量設(shè)備；同時搭載Acrel-1000DP光伏監(jiān)控系統(tǒng)，可對接電網(wǎng)調(diào)度，實現(xiàn)全站安全合規(guī)并網(wǎng)。

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   0.4kV部分主要包含0.4kV水泵、電機、線路保護，如補水泵、配堿泵、冷卻水供/回水泵、冷凍水供/回水泵、壓縮機等。

   電解槽工作在直流低壓、大電流工況下，堿液導(dǎo)電，潮濕、漏堿易造成直流對地漏電，氫氣易燃易爆，絕緣監(jiān)測是電解槽標配安全保護。

   系統(tǒng)在10kV高壓回路、0.4kV低壓回路及直流回路均配置多功能計量電表，可精準統(tǒng)計全站發(fā)電、用電數(shù)據(jù)。同時針對關(guān)鍵回路開展電能質(zhì)量監(jiān)測，可實時捕捉諧波畸變率、直流紋波系數(shù)等核心參數(shù)，為系統(tǒng)穩(wěn)定運行、電能質(zhì)量優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支撐。

   由于氫氣易燃易爆，在制氫的控制過程中，防爆區(qū)域內(nèi)需要本安信號隔離，隔離式安全柵。

制氫站能源管理

   Acrel-2000MG 能量管理系統(tǒng)能夠?qū)χ茪湔?span textstyle="" style="-webkit-tap-highlight-color: rgba(0, 0, 0, 0); margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-width: 100%; box-sizing: border-box !important; overflow-wrap: break-word !important; color: rgb(255, 0, 0);">源（市電、分布式光伏、風(fēng)機）、網(wǎng)（內(nèi)部配電網(wǎng)）、荷（電解槽及輔助設(shè)備）、儲能系統(tǒng)進行實時監(jiān)測與優(yōu)化調(diào)控。該系統(tǒng)可實現(xiàn)源網(wǎng)荷儲資源的協(xié)同聯(lián)動與靈活調(diào)度，通過多策略控制優(yōu)化運行模式，有效提升新能源消納能力，實現(xiàn)削峰填谷，降低電網(wǎng)擴容投資與站內(nèi)運行成本，提升電網(wǎng)運行安全性。此外，系統(tǒng)具備交直流電氣故障、現(xiàn)場環(huán)境異常等告警與聯(lián)動控制功能，保障制氫站安全、穩(wěn)定、不間斷運行。