中國儲能網(wǎng)訊：制氫電源一般指整流器或直流變換器，在整個制氫系統(tǒng)中，其成本占20-25%，僅次于膈膜和電極。在可再生電力制氫網(wǎng)絡(luò)中，制氫電源起到向上承接電網(wǎng)電力，向下為制氫電解槽供電的作用。
其核心功能是將交流電整流為直流電，基本原理是利用功率半導(dǎo)體器件組成不同的拓撲電路，把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能。目前市場上的制氫電源主要由整流器的技術(shù)路徑所區(qū)分，可分為晶閘管（SCR）制氫電源和IGBT制氫電源。據(jù)勢銀(TrendBank)統(tǒng)計，截至 2024年3月31日，全國共有469 個綠氫項目其中多數(shù)項目處于規(guī)劃階段，占比 69%。制氫電源作為綠氫項目必須配套的設(shè)施之一，隨著后續(xù)項目的快速增長與落地，制氫電源企業(yè)有望迎來巨大的發(fā)展機遇。
基于此，勢銀能鏈就制氫電源市場變化、技術(shù)路線競爭、企業(yè)自身進展及規(guī)劃等問題，與湖北英特利電氣有限公司總經(jīng)理 李歡進行了深入交流。
以下為勢銀能鏈專訪內(nèi)容——
勢銀能鏈：請簡要介紹一下英特利在制氫領(lǐng)域的主要產(chǎn)品及解決方案——
李歡：英特利作為專注于整流電源設(shè)計、制造廠家，在北京、成都設(shè)有研發(fā)中心，在湖北荊門鐘祥設(shè)有生產(chǎn)基地。目前，英特利已推出一系列應(yīng)用可再生能源的多種整流產(chǎn)品，覆蓋10kW-23MW的電解水制氫單槽方案。如離網(wǎng)制氫整流方案、光伏DC/DC整流方案、集裝箱解決方案、晶閘管整流方案、PWM整流方案、高頻隔離開關(guān)電源解決方案等，并可提供離網(wǎng)制氫EMS/ECS能量管理系統(tǒng)，為用戶提供一站式服務(wù)。
公司獲得60余項專利和軟件著作權(quán):擁有 CE、UL、CSA等國際認證，團隊擁有20多年大功率 AC/DC 整流電源及DC/DC 電源的研發(fā)、生產(chǎn)、應(yīng)用經(jīng)驗，熟悉負載特性，針對不同負載的工藝特點提供最優(yōu)化的供電解決方案:針對電解設(shè)備的產(chǎn)氫量、供電特性、安裝環(huán)境等差異，最大可提供單套4000Nm3/小時制氫電解設(shè)備的整流解決方案。尤其是在1000Nm3電解制氫整流方案中，憑借在效率、諧波、功率因數(shù)、紋波等關(guān)鍵指標上的優(yōu)異表現(xiàn)，不僅極大降低制氫成本，而且有效地提升了制氫效率等，生產(chǎn)的產(chǎn)品目前已經(jīng)出口到80余個國家和地區(qū)，并與全球多家世界五百強企業(yè)展開合作。
勢銀能鏈：在制氫電源領(lǐng)域，英特利今年上半年的訂單量如何，共計有多少GW？目前累計有多少？
李歡：2024 H1階段，英特利在國內(nèi)外均成功拿下多個制氫應(yīng)用大項目，因此整體訂單量可觀，合計共1.5GW以上。又剛剛中標了大唐能源多倫15萬千瓦風光制氫一體化（綠氫）示范項目和中能建松原氫能產(chǎn)業(yè)園（綠色氫氨醇一體化）示范項目的共40余套整流電源。而在制氫領(lǐng)域的業(yè)績累計已超過3GW，針對1000Nm3/h及以上容量的業(yè)績已超過300臺套，現(xiàn)已涵蓋了國內(nèi)外所有大標方電解槽配套制氫電源的業(yè)績和案例。
勢銀能鏈：請介紹一下英特利旗下產(chǎn)品在氫能領(lǐng)域的典型應(yīng)用案例或最新進展——
李歡：國內(nèi)來看，較為突出的就是華電遼寧鐵嶺離網(wǎng)風電儲能制氫一體化項目，這也是國內(nèi)乃至全球成功應(yīng)用的首個千方級純離網(wǎng)風電制氫項目。作為項目技術(shù)核心供應(yīng)商，英特利為該項目提供了自主研發(fā)的首個3套5MW純離網(wǎng)風電制氫系統(tǒng)中至關(guān)重要的電解水制氫整流器、智慧調(diào)度及能量協(xié)調(diào)系統(tǒng)。
此外，英特利在新疆庫車綠氫示范項目配套的1000Nm3/h電解水制氫晶閘管整流柜已成功投運，目前整體運行情況良好；華電達茂旗20萬千瓦新能源制氫工程示范項目，也配套了公司旗下的制氫電源產(chǎn)品；英特利為千方堿性電解槽適配的 IGBT-PWM制氫電源在甘肅酒泉玉門油田可再生能源制氫示范項目中順利投產(chǎn)；目前所投運的多個大型制氫項目均在順利進行中。而在此之前，英特利也參與過寶豐、合盛硅業(yè)等企業(yè)的多晶硅項目，這類項目所配套提供的整流電源產(chǎn)品臺數(shù)非常多，且都在一如既往的可靠運行中。
在國際市場，中東地區(qū)發(fā)展綠氫有著其顯著競爭優(yōu)勢。自2020年起，沙特作為是英特利最重要的海外市場之一，公司為其提供的目前最大的4000Nm3/h電解水制氫整流撬裝系統(tǒng)助力沙特氫能發(fā)展；為美國、澳大利亞、印度等國家提供的1000Nm3/h制氫電源已陸續(xù)發(fā)貨進入調(diào)試階段。
勢銀能鏈：在純離網(wǎng)條件下，業(yè)主和電解槽企業(yè)對制氫電源選型的考慮是什么？
李歡：純離網(wǎng)項目首先是保證安全穩(wěn)定運行，需要可靠的能量管理系統(tǒng)來協(xié)調(diào)，制氫電源作為整個系統(tǒng)中的執(zhí)行部分，更重要的是整體的方案論證和仿真。因此，整個系統(tǒng)對于電源的選型考慮主要是四點：第一，需要滿足風電的波動性和間歇性的要求；第二，保障安全可靠的運行；第三，適應(yīng)電解槽的需求；最后，最重要的是從系統(tǒng)層面協(xié)調(diào)好各功能單元，制定整個系統(tǒng)的控制策略，實現(xiàn)化工裝備對能源供應(yīng)可靠性與新能源電源波動性的完美協(xié)調(diào)。
勢銀能鏈：在項目應(yīng)用中，IGBT越來越受到青睞，除了因為離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT與波動性風光的匹配性更高，是否還有其他原因嗎？
李歡：IGBT的出現(xiàn)，是因為此前其在風電光伏領(lǐng)域的光伏逆變器和風電變流器都是基于IGBT技術(shù)方案的（因為晶閘管做不了逆變），從技術(shù)邏輯上來看，逆變反過來就是整流，但從制氫行業(yè)來說，制氫電源是應(yīng)用于電解的場景，整體來說呈現(xiàn)大電流低電壓特點，且功率較大，所以和傳統(tǒng)逆變器或變流器相比，IGBT制氫電源使用中的技術(shù)需求還是會不太一樣。
現(xiàn)階段可以看到，越來越多IGBT制氫電源的參與者，是從風電光伏行業(yè)研發(fā)生產(chǎn)逆變器或者變流器的廠家，他們在IGBT領(lǐng)域積累了較多的經(jīng)驗，再把IGBT技術(shù)應(yīng)用帶入制氫領(lǐng)域，也做了諸多宣傳，使得業(yè)內(nèi)認為IGBT是不是應(yīng)用主流。
從我們所接觸的項目來看，部分制氫示范項目中，IGBT制氫電源的應(yīng)用相對是呈現(xiàn)出一定的上升趨勢，完全采用晶閘管電源的項目也不在少數(shù)，部分項目也采用了晶閘管+IGBT相結(jié)合的方式，各種技術(shù)方案的特點是有明顯差異的。目前投運并長期運行的1000Nm3/h及以上容量的制氫電源基本都是晶閘管電源。
通過和業(yè)主的溝通接觸，對于整個系統(tǒng)的制氫電源而言，無非關(guān)注以下5個核心點——
必須保證安全性、可靠性、穩(wěn)定性，這是前置條件；
滿足新能源制氫的間歇性、波動性的要求，制氫電源作為執(zhí)行機構(gòu)，需跟隨新能源波動調(diào)節(jié)；
滿足諧波、功率因數(shù)要求，例如5MW級的制氫項目，再加上多臺套數(shù)的話，諧波處理不恰當?shù)脑?，會對其他精密設(shè)備造成一些干擾；
產(chǎn)品和電解槽的適配性，需要滿足電解槽對電流電壓、輸出可調(diào)、穩(wěn)定度及其他相關(guān)特性的要求；
效率和成本，也是最為關(guān)鍵的一點。效率方面，現(xiàn)在很多項目都會要求整個系統(tǒng)，包括變壓器、整流器等整體效率要達到97%以上，目前IGBT較難滿足這點。成本方面，包括前期的設(shè)備投資成本、后期維護成本、間接的建筑成本，都會影響到整個制氫項目的投入和后期的運行成本。
所以結(jié)合上述多個方面，針對大規(guī)模制氫系統(tǒng)中，客戶也是會做一個客觀地選擇，就目前來看，晶閘管整流電源并不存在跟新能源波動性不匹配的問題，其響應(yīng)速度顯著快于電解槽，完全滿足使用需求；并且風光項目的波動性在短時間內(nèi)沒那么嚴重，不會在某一時間形成劇烈波動。
因此，在行業(yè)剛起步發(fā)展階段，多種技術(shù)方案尚在推廣應(yīng)用階段，關(guān)于未來的技術(shù)路線大家更多是在進行探討，晶閘管和IGBT這兩種技術(shù)目前還是會并存共行，各種方案的優(yōu)缺點會在未來更多的應(yīng)用中得到驗證。
勢銀能鏈：諧波、紋波、無功支撐等方面的技術(shù)指標，對制氫電源來講是否起到關(guān)鍵性或者決定性作用？
李歡：諧波在交流側(cè)（并網(wǎng)側(cè)）對于電網(wǎng)會產(chǎn)生影響。其中，50Hz以上的部分統(tǒng)稱為諧波，諧波過大會使得波形發(fā)生畸變，帶來一些干擾和污染，從而導(dǎo)致電網(wǎng)中精密儀器無法正常工作。因此，從保護電網(wǎng)角度出發(fā)，國家也已出臺了諧波方面的相關(guān)標準。
紋波方面，目前沒有確切的研究成果來證明其和電解槽之間存在直接影響關(guān)系，現(xiàn)階段針對晶閘管和IGBT兩種方案，可通過控制策略和整體設(shè)計來降低紋波；無功支撐方面，IGBT雖具備了該功能，但會真正使用的情形非常少，IGBT無須額外補償無功；而晶閘管即使需要一點無功補償，增加的成本也是很小的，遠低于IGBT整流與晶閘管整流之間的價格差異。
勢銀能鏈：目前國內(nèi)入局制氫電源的企業(yè)主要來自傳統(tǒng)能源、新能源、電力設(shè)備等行業(yè)，這些領(lǐng)域的產(chǎn)品與制氫電源是相通的嗎？
李歡：目前市面大多數(shù)IGBT制氫電源供應(yīng)商，大多是從風電光伏領(lǐng)域研發(fā)生產(chǎn)逆變器或風電變流器轉(zhuǎn)型而來，因制氫電源具有大電流、低電壓等特點，和風電光伏領(lǐng)域產(chǎn)品并不具有完全相通性。從所承擔的角色出發(fā)，風電光伏領(lǐng)域產(chǎn)品主要是通過電能轉(zhuǎn)化來發(fā)電，制氫電源則是為電解槽供電。
從電路的拓撲結(jié)構(gòu)來看，雖具有一定的相似性，但在控制模式上還是存在區(qū)別的。為了滿足制氫電解槽特性和電壓可調(diào)的范圍要求，IGBT方案就必須通過變流器先將交流升壓整流，然后再加DC/DC降壓，相對來說制氫電源的設(shè)備復(fù)雜度、系統(tǒng)可靠性、占地面積、維護成本等方面均有所增加，這也就使得制氫電源和傳統(tǒng)新能源產(chǎn)品在電路形式、拓撲結(jié)構(gòu)、應(yīng)用場景及領(lǐng)域都有著較大差異。
勢銀能鏈：英特利參與起草了IGBT制氫電源技術(shù)規(guī)范的團體標準，請簡單闡述一下標準對于制氫電源市場發(fā)展的重要性：
李歡：目前制氫電源的標準制定仍處于起步階段，尚不完善，但隨著制氫行業(yè)的發(fā)展，各類標準不斷查漏補缺，對于推動整體行業(yè)規(guī)范化會更為有利。首先是統(tǒng)一技術(shù)要求，標準能夠明確制氫電源的技術(shù)參數(shù)、性能指標、安全要求等，為行業(yè)內(nèi)的產(chǎn)品設(shè)計、生產(chǎn)、測試和應(yīng)用提供統(tǒng)一的基準，避免不同廠家產(chǎn)品之間的技術(shù)差異和兼容性問題；其次是提升產(chǎn)品質(zhì)量，通過制定和執(zhí)行嚴格的標準，可以促使制氫電源制造商不斷改進生產(chǎn)工藝、提升產(chǎn)品質(zhì)量，確保產(chǎn)品滿足行業(yè)和用戶的需求。
除此之外，標準對于保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行、促進技術(shù)創(chuàng)新與進步、助力能源轉(zhuǎn)型等多個方面也具有重要意義。
勢銀能鏈：晶閘管和IGBT在目前制氫電源市場中的占比大概是多少？后續(xù)是否會有新的技術(shù)加入競爭行列？
李歡：從實際投運且長期運行的項目來看，目前仍以晶閘管為主，大約占到了95%以上的份額，其中包括中石化新疆庫車、華電達茂旗、遠景赤峰等大型綠氫項目，基本上都采用了晶閘管方案，部分新項目雖已招標了IGBT產(chǎn)品，但只實現(xiàn)了少量的短時間投運或測試。當前兩種技術(shù)路線還在發(fā)展，最終選擇還是要看業(yè)主需求，這包括了項目規(guī)模、前期投資、后期運營成本，以及可靠性、安全性方面的考量，且不同的業(yè)主也會有不同的側(cè)重點。
未來，隨著氫能源行業(yè)不斷的技術(shù)積累和研發(fā)，肯定會有全新的技術(shù)或解決方案加入競爭，伴隨制氫行業(yè)需求量的提升，英特利會在技術(shù)創(chuàng)新方面投入更多的研發(fā)，來更好的滿足下游應(yīng)用端的實際需求。英特利的發(fā)展理念就是站在客戶角度出發(fā)來考慮問題，可以做到按需制造、按需服務(wù)，為客戶打造定制化產(chǎn)品。但是又不能只從自身產(chǎn)品考慮，需要考慮電源產(chǎn)品與上下游設(shè)備的適配及協(xié)調(diào)，來幫助客戶做到系統(tǒng)最優(yōu)化。
