制氫電源是綠氫項(xiàng)目必須配套的設(shè)施之一，在綠氫爆發(fā)勢頭下，制氫電源也不斷迎來市場利好，其中IGBT正迅速崛起。
制氫電源主要結(jié)構(gòu)包括整流柜、變壓器、控制及冷卻系統(tǒng)等。當(dāng)前，市場上整流柜的技術(shù)路徑主要分為晶閘管和IGBT（絕緣柵雙極型晶體管）兩個類別。IGBT制氫電源在電網(wǎng)友好性、功率響應(yīng)速度、電壓紋波、綜合效率等方面具有突出優(yōu)勢，更加適配大規(guī)模新能源制氫場景。
目前，在國內(nèi)眾多電源企業(yè)的努力之下，IGBT制氫電源在大規(guī)模綠氫項(xiàng)目中的應(yīng)用越來越多，其綜合性能優(yōu)勢也越來越明顯。同時，越來越多有實(shí)力的企業(yè)進(jìn)入到制氫電源領(lǐng)域，推動IGBT電源降本增效，其有望進(jìn)一步提高。
大功率IGBT制氫電源迅速崛起
制氫電源在可再生電力制氫網(wǎng)絡(luò)中，起到承接電網(wǎng)電力，為制氫電解槽供電的功能。由于堿性制氫電解槽在過去很長一段時期內(nèi)處于體積小、功率低的狀態(tài)下，并且應(yīng)用在穩(wěn)定的電力環(huán)境下，對IGBT制氫電源的需求并不迫切。
隨著可再生能源制氫項(xiàng)目的爆發(fā)，IGBT響應(yīng)速度更快，更適用于電力波動的風(fēng)電光伏制氫項(xiàng)目以及大體積、高功率的電解槽的優(yōu)勢得以顯現(xiàn)。在這種情況下，大功率IGBT在MW級大功率用電場景下逐漸發(fā)展起來。
2023年3月27日至3月31日，中國石化集團(tuán)新星
公司的大型IGBT制氫電源（9.6MW）實(shí)證測試在銀川順利完成。據(jù)公開信息顯示，這也是次如此大容量的新型IGBT制氫電源帶電解槽真實(shí)負(fù)載運(yùn)行的實(shí)證測試。
去年5月22日，中車株洲電力機(jī)車研究所有限公司旗下時代電氣，為三峽集團(tuán)鄂爾多斯納日松40萬千瓦光伏制氫示范項(xiàng)目提供的大功率IGBT制氫電源設(shè)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。6月，納日松綠氫項(xiàng)目大規(guī)模使用IGBT電源，實(shí)現(xiàn)綠電效益。
去7月4日，中車時代電氣又中標(biāo)寧東50萬千瓦光伏制氫項(xiàng)目清水營制氫站16套適配1000標(biāo)方堿槽的IGBT全控制氫電源。同月，陽光氫能和國電南瑞分別中標(biāo)大安風(fēng)光制綠氫合成氨一體化示范項(xiàng)目12套4.5MW的IGBT制氫電源設(shè)備。
去年12月，佑賽科技納日松400MW光伏制氫項(xiàng)目5MW制氫電源順利下線。這一項(xiàng)目采用IGBT技術(shù)取代原晶閘管技術(shù)，實(shí)現(xiàn)400V/14000A柔性電解水制氫，增強(qiáng)了電網(wǎng)適應(yīng)性，進(jìn)一步提升了制氫效率。
今年1月，北京雷動智創(chuàng)科技有限公司為客戶提供的IGBT全控型制氫電源設(shè)備順利發(fā)貨，這是繼成功交付華能8.3MW IGBT制氫電源后，公司小批量交付的5MW級 IGBT全控型制氫電源訂單。
近日，禾望電氣7.0MW新型IGBT制氫電源在甘肅酒泉玉門油田可再生能源制氫示范項(xiàng)目順利投運(yùn)。該項(xiàng)目是中國石油規(guī)?；稍偕茉粗茪漤?xiàng)目，將探索一條綠電+綠氫產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展的新路徑。
除上述項(xiàng)目外，重塑能源、許繼電氣、偉創(chuàng)電氣、福瑞電氣等企業(yè)也發(fā)布了IGBT整流電源產(chǎn)品，能滿足多種可再生能源制氫使用場景的需求。據(jù)有關(guān)機(jī)構(gòu)統(tǒng)計，已經(jīng)有超過20家電源企業(yè)獲得IGBT制氫電源業(yè)務(wù)訂單。
在IGBT制氫電源不斷應(yīng)用到綠氫項(xiàng)目的同時，IGBT制氫電源的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在*當(dāng)中。去年年底，由中國國際經(jīng)濟(jì)技術(shù)合作促進(jìn)會標(biāo)準(zhǔn)化工作委員會聯(lián)合通標(biāo)中研標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)研究院共同組織的《基于IGBT的可再生能源電解水制氫電源技術(shù)規(guī)范》團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)研討會成功召開。這將有利于目前可再生能源制氫方面標(biāo)準(zhǔn)的缺失，對國內(nèi)制氫電源的技術(shù)發(fā)展具有示范作用，進(jìn)一步推動了IGBT可再生能源電解水制氫電源在綠電制氫領(lǐng)域的工程化應(yīng)用。
IGBT制氫電源優(yōu)勢愈加明顯
2023年11月，內(nèi)蒙古自治區(qū)發(fā)布《風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目實(shí)施細(xì)則》，提出“并網(wǎng)型風(fēng)光制氫一體化項(xiàng)目具備獨(dú)立市場主體地位，可向電網(wǎng)送電，年上網(wǎng)電量不超過年總發(fā)電量的20%，年下網(wǎng)電量不超過項(xiàng)目年總用電量的10%"。未來，為減小新能源風(fēng)光制氫項(xiàng)目對現(xiàn)有電網(wǎng)的沖擊和依賴，更多項(xiàng)目會采用弱并網(wǎng)或純離網(wǎng)的制氫方式。
在未來弱并網(wǎng)/純離網(wǎng)制氫趨勢下，IGBT憑借與風(fēng)光波動電力更高的匹配性會進(jìn)一步擴(kuò)大，將會成為制氫電源的主流選擇。陽光氫能解決方案總監(jiān)唐漢告訴高工氫電，在大規(guī)?？稍偕茉粗茪漤?xiàng)目中，IGBT制氫電源與傳統(tǒng)的晶閘管電源相比優(yōu)點(diǎn)較多。
首先，IGBT制氫電源對電網(wǎng)友好性突出。相比晶閘管，IGBT的開關(guān)控制更為精細(xì)，頻率更高，相應(yīng)產(chǎn)生的諧波也較少，整流效率更高。較低的諧波含量和較高的功率因數(shù)，使系統(tǒng)在并網(wǎng)時，具有更佳的電網(wǎng)友好性。
其次，IGBT制氫電源功率響應(yīng)速度更快。由于可再生能源發(fā)電具有較大的波動性，這就要求制氫系統(tǒng)具備的響應(yīng)速度。晶閘管電源功率調(diào)節(jié)響應(yīng)速度一般在秒級，而IGBT制氫電源可以做到毫秒級，避免功率快速下降時從電網(wǎng)取電，確保99%綠電制氫。
再者，IGBT制氫電源在全功率效率更高。由于可再生能源發(fā)電的波動性，在制氫時系統(tǒng)可能會在一段時間內(nèi)處于非滿載情況下運(yùn)行。IGBT制氫電源的功率在低負(fù)荷工況下效率能到達(dá)96%以上，而晶閘管電源的功率輸出一般在93%-95%之間。
而且，綜合整個制氫電源電源采購成本，晶閘管電源實(shí)際并不占優(yōu)。盡管目前實(shí)際項(xiàng)目的IGBT制氫電源中標(biāo)價比相同功率的晶閘管貴上一倍以上，但是晶閘管電源在大規(guī)模制氫項(xiàng)目中要搭配特種變壓器和SVG降低諧波，而IGBT制氫電源只需普通電力變壓器，因此從綜合成本來看，兩者相差不多。
陽光氫能是氫能領(lǐng)域開發(fā)和使用IGBT制氫電源的企業(yè)，早在2021年國網(wǎng)六安綠電制氫項(xiàng)目中已采用陽光氫能IGBT制氫電源。目前，陽光氫能中標(biāo)的所有制氫項(xiàng)目均采用了IGBT制氫電源。
IGBT制氫電源有望快速降本
作為制氫系統(tǒng)必核心設(shè)備，制氫電源搭乘綠氫走上產(chǎn)業(yè)發(fā)展快車道。以中車時代、許繼電氣、陽光電源、禾望電氣、匯川技術(shù)、福瑞電氣為代表的一眾有實(shí)力的電源企業(yè)，以及雷動智創(chuàng)、中科智寰等初創(chuàng)企業(yè)，都已瞄準(zhǔn)IGBT技術(shù)路線，搶灘制氫電源賽道。
隨著IGBT制氫電源領(lǐng)域，涌入越來越多的“競爭者"。IGBT制氫電源市場價格，有望迎來快速下降。某央企相關(guān)負(fù)責(zé)人告訴高工氫電，其作為國內(nèi)電力設(shè)備頭部企業(yè)，單從企業(yè)體量來說，在產(chǎn)品配件的采購上就具有非常大的成本優(yōu)勢，因此其IGBT制氫電源可以做到兼具高品質(zhì)和性價比。目前可以做到比市場同類產(chǎn)品便宜30%，未來還有望進(jìn)一步降低價格。
“隨著業(yè)內(nèi)綠氫建設(shè)項(xiàng)目的認(rèn)識逐漸加深，大家會慢慢認(rèn)識到電網(wǎng)并不能有效幫助支撐綠氫系統(tǒng)調(diào)峰。未來的大規(guī)模綠氫還是要走離網(wǎng)型制氫的技術(shù)路線?，F(xiàn)在越來越多的企業(yè)涌入IGBT制氫電源領(lǐng)域，就說明了大家對這個技術(shù)路線的認(rèn)可。在眾多企業(yè)參與下，會促使這項(xiàng)技術(shù)快速迭代、產(chǎn)品價格也會隨之降低，進(jìn)而加快推動IGBT制氫電源成為主流路線。"一位業(yè)內(nèi)人士表示。
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