制氫電源技術，是把電力變換電子裝置搭配電解槽一起，將可再生能源如風電、太陽能、核能等轉(zhuǎn)換成氫氣，也可將氫燃料電池轉(zhuǎn)化成電能，從而實現(xiàn)可再生能源的良性循環(huán)。IGBT制氫電源適配新能源電網(wǎng)，無需額外電能裝置，且響應速度快，綜合轉(zhuǎn)換效率高。此次交付訂單，是個批量應用大功率IGBT電源技術的綠電制氫項目，也是中車時代電氣與三峽新能源在光伏制氫領域的合作。
中車時代電氣以的設計研發(fā)、生產(chǎn)制造技術，為該項目提供大功率IGBT制氫電源裝備，提高能源用戶運行的靈活性與綜合效能，向綠電制氫行業(yè)展示裝備制造的能力，推動IGBT制氫電源在綠電制氫領域的工程化應用。中車株洲所堅持創(chuàng)新驅(qū)動，不斷將軌道交通產(chǎn)業(yè)積累的技術向新能源產(chǎn)業(yè)延伸，依托“器件、材料、算法"內(nèi)核技術，在“雙碳"領域打造完整的技術鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建起“風光水儲氫"一體化發(fā)展新格局。
制氫電源的非標性與解決方案
制氫電源是一種特殊的工業(yè)電源，是各類電力與電解槽之間的連接轉(zhuǎn)換樞紐，以提供恰當?shù)碾妷汉碗娏鱽泶龠M水電解過程從而產(chǎn)生氫氣，其主要結(jié)構(gòu)包括整流柜、變壓器、控制及冷卻系統(tǒng)等。電解水制氫設備的電力來源可能是電網(wǎng)，也可能是波動性較強的可再生能源電力，如光電、風電，其中光電表現(xiàn)為較為規(guī)律的晝夜周期特性，而風電則是實時隨機波動的交流電，交流電中50赫茲以上的所有頻段稱為諧波，會對電網(wǎng)其他設備造成干擾。
制氫電源的作用就是根據(jù)不同的電網(wǎng)特性，將電轉(zhuǎn)化為電解槽可用的直流電，并盡量降低諧波，保證功率因數(shù)，提升供電效率。另一方面，電解槽裝置對電壓、電流的穩(wěn)定性和精度要求更高，且不同廠家的電解槽產(chǎn)品設計規(guī)格各異，需要經(jīng)制氫電源輸出的額定工作電壓、電流也各不相同，因此在實際應用時，制氫電源基本是非標化定制產(chǎn)品。
目前主要的解決方案主要包括：SCR可控硅（晶閘管）整流，二極管不控整流+IGBT斬波，或PWM整流+IGBT斬波等。其中SCR可控硅（晶閘管）整流方案是目前采用較多的大規(guī)模電解水制氫解決方案，適用于相對穩(wěn)定電網(wǎng)，采用多脈波，配合電能質(zhì)量裝置改善供電質(zhì)量，發(fā)展已較為成熟，具有可靠性高、效率高、投資低、維護量小等優(yōu)點。IGBT方案則更適應新能源功率波動大、支撐能力弱、快速調(diào)節(jié)能力高的綠電場景，尤其是PWM整流+IGBT斬波方案，不僅能滿足電解槽直流電壓調(diào)整范圍，也能實現(xiàn)交流輸入側(cè)電流的低諧波和高功率因數(shù)。
氫能，電源企業(yè)新增長賽道
目前制氫電源領域的參與企業(yè)包括英特利、中車時代電氣、陽光電源、通達電磁能、江陰天馬、英杰電氣、蘇州匯川、力源海納、動力源新能源、蘇州嘉佰志、能華電源等，基本都是在其他工業(yè)電源領域有著深厚的經(jīng)驗積累的企業(yè)，捕捉到氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展機遇并展開產(chǎn)品、技術布局和儲備。
部分企業(yè)如英特利、中車時代電氣、通達電磁能等今年以來頻傳好消息：如英特利在一個月之內(nèi)連續(xù)新簽8家電解設備廠家的套制氫整流電源訂單，并斬獲海外光伏純離網(wǎng)大容量制氫電源訂單；中車時代電氣成功斬獲個大功率IGBT制氫電源批量訂單；通達電磁能提供的MW級制氫電源成功投運等。
也有企業(yè)處于淺投入的觀望狀態(tài)?！爸茪潆娫串a(chǎn)品目前雖然呈現(xiàn)非標特征，但從產(chǎn)品難度上并不是很難，主要是要做好波動范圍控制，現(xiàn)有的電源技術可以覆蓋電解水制氫設備的應用需求，我們也是在適當投入布局，等待著氫能賽道崛起。"其中一家電源廠家直言。
但不可否認的是，氫能賽道的溫度已經(jīng)上升。根據(jù)高工氫電產(chǎn)業(yè)研究所（GGII）《中國電解水制氫項目數(shù)據(jù)庫》統(tǒng)計，2022年以來，國內(nèi)已公開在建及規(guī)劃電解水制氫項目制氫總規(guī)模高達12.1GW。其中，2023年和2024年規(guī)劃建成項目裝機分別達到1327MW和4716MW。電解水制氫設備市場正迎來井噴式發(fā)展，配套的制氫電源市場呼之欲出。
大功率IGBT制氫電源批量訂單順利交付
5月22日，中車株洲電力機車研究所有限公司旗下時代電氣，為三峽集團鄂爾多斯納日松40萬千瓦光伏制氫示范項目提供的大功率IGBT制氫電源設備順利啟程。這是個順利交付的大功率IGBT制氫電源批量訂單。
此次交付的項目訂單，是個批量應用大功率IGBT電源技術的綠電制氫項目，也是中車時代電氣與三峽新能源在光伏制氫領域的合作。為確保該項目的順利實施，該公司成立了專項小組，全程對技術協(xié)議、產(chǎn)品方案、施工圖紙、工藝要求、安裝及使用關鍵點等進行認真梳理，對生產(chǎn)過程、產(chǎn)品質(zhì)量等進行嚴格的監(jiān)督管理，及時協(xié)調(diào)解決項目執(zhí)行過程中的各項問題。截至目前，該項目全部產(chǎn)品均一次通過出廠試驗、具備發(fā)運條件。
據(jù)了解，公司自主研發(fā)的IGBT全控制氫電源產(chǎn)品，包括單機組功率高達10000kW的制氫電源系統(tǒng)，可以適應2000標方及以下的堿性/PEM電解槽，這些產(chǎn)品具有模塊化、高效、快速精準、電網(wǎng)友好、智能、安全等特點，可廣泛應用于大規(guī)模綠電制氫、工業(yè)制氫、分布式制氫、加氫站等場景，為推動我國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了強有力的技術支撐。 公司推出的風冷、水冷以及一體機三個系列的制氫電源產(chǎn)品，其模塊化的設計能夠匹配不同規(guī)模應用場景的需求，集成IGBT技術，基于智能控制平臺，可實現(xiàn)快速精準控制，且高效、對電網(wǎng)友好，可為電解槽提供的電源方案。
此次，中車時代電氣以的設計研發(fā)、生產(chǎn)制造技術，為該項目提供了大功率IGBT制氫電源裝備，提高了能源用戶運行的靈活性與綜合效能，再次向綠電制氫行業(yè)展示了裝備制造的能力，也進一步推動了IGBT制氫電源在綠電制氫領域的工程化應用。
近年來，中車株洲所深耕交通和能源領域，堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展，不斷將軌道交通產(chǎn)業(yè)積累的技術向新能源產(chǎn)業(yè)延伸，將軌道交通的系統(tǒng)集成、變流及控制等關鍵核心技術平移應用于風電、光伏、制氫及綜合能源業(yè)務，依托“器件、材料、算法"內(nèi)核技術，在“雙碳"領域打造了完整的技術鏈和產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建起“風光水儲氫"一體化發(fā)展新格局。
氫能是未來國家能源體系的重要組成部分。國家發(fā)展改革委、國家聯(lián)合印發(fā)的《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021—2035年）》中明確，要加快提高可再生能源制氫轉(zhuǎn)化效率和單臺制氫裝置規(guī)模，突破氫能基礎設施環(huán)節(jié)關鍵核心技術。
納日松40萬千瓦光伏制氫示范項目，是個批量應用大功率IGBT電源技術的綠電制氫項目。中車時代電氣公司自主研發(fā)的IGBT制氫電源設備在現(xiàn)場實證成功，試驗數(shù)據(jù)表明，該產(chǎn)品效率高、紋波小、控制精準、功率因數(shù)高、電網(wǎng)諧波小、系統(tǒng)響應快，具備無功補償能力，適應大規(guī)模綠電制氫復雜電網(wǎng)的需求，能有效提高電解制氫的能效比，獲得了在場專家團及客戶肯定。
由中車時代電氣研發(fā)的大功率IGBT制氫電源，是綠電制氫的關鍵設備，將搭配國內(nèi)三家主流電解槽，與兩種主流制氫技術路線電解槽配套，實現(xiàn)批量應用。此次順利交付，是該公司實證成功后斬獲的個批量應用項目訂單，已受到國內(nèi)能源發(fā)電企業(yè)、國外綠電制氫行業(yè)的高度關注。中車時代電氣公司將借此打造國內(nèi)綠電制氫的樣板工程，助力未來綠電制氫產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。
