制氢电源是电力与电解槽之间的连接、转换的桥梁,其主要结构包括整流柜、变压器、控制及冷却系统等,当前,市场上整流柜的技术路径大致上可以分为晶闸管和IGBT(绝缘栅双极型晶体管)两个类别。
晶闸管电源以其技术成熟和适用于大功率场景的特点而备受青睐。在氯碱行业,晶闸管整流器已有超过40年的应用历史,其功率通常可达到MW级。由于氯碱电解槽与碱式制氢电解槽在用电参数上存在相似性,晶闸管整流器在稳定的电力环境下可直接应用于制氢行业。
相较之下,IGBT整流器在电网兼容性方面表现更出色,但其大功率技术尚在探索阶段。目前,IGBT主要应用于充电器等中小功率场景。
与晶闸管电源相比,IGBT电源能够明显降低整流过程中产生的谐波含量,进而减轻对电网及发电设施的潜在危害。随着大功率IGBT技术的国产化进程加速,其在MW级大功率用电场景中的应用也逐渐展开。
2024年1月,北京雷动智创科技有限公司为客户提供的IGBT全控型制氢电源设备顺利发货,这是继成功交付华能8.3MW IGBT制氢电源后,公司小批量交付的5MW级 IGBT全控型制氢电源订单。
2023年12月,佑赛科技纳日松400MW光伏制氢项目5MW制氢电源顺利下线。这一项目采用最新IGBT技术取代原晶闸管技术,实现400V/14000A柔性电解水制氢,增强了电网适应性,逐步提升了制氢效率。
2023年7月,中车时代电气中标国家能源集团国华投资宁东50万千瓦光伏制氢项目,将为清水营制氢站提供16套IGBT全控制氢电源。
2023年6月,内蒙古那日松绿氢项目首次大规模使用IGBT电源,实现绿电就地消纳,绿电效益最大化。
国内企业在制氢电源领域已经具备了一定的研发和生产能力,并且在不断推动技术创新和产业升级,以适应市场需求的变化。除上述项目外,阳光氢能、重塑能源、英特利、伟创电气、福瑞电气等企业也发布了IGBT整流电源产品,能满足多种使用场景的需求。此外,许继电气、南都电源等企业也发布了重要的公告,开始在制氢电源领域进行布局。
南都电源在2023年10月发布了重要的公告称,公司拟与杭州氢源企业咨询合伙企业(有限合伙)、谈一波共同成立浙江南都氢能科技有限公司(简称“南都氢能”)(暂定名)。
2023年12月,许继电气发布了重要的公告,称公司拟设立许继电气氢源技术分公司,发力制氢电源市场。
IGBT响应速度更快,更适用于电力波动的风电光伏制氢项目和大体积、高功率的电解槽,有专家预测,随着绿氢产业的兴起,IGBT有望成为企业布局的热点和未来技术发展的潮流。
在技术路径方面,企业和研究机构正在从器件升级、电路优化和模块系统优化三个层面进行探索。IGBT电源以大功率突破、以及提高低负载时整流效率等为重点,IGBT+PWM整流方案将随着绿电绿氢深层次地融合,并不断推进电解槽大标方、集成化、低能耗发展的过程中,逐步提升市场占有份额。
例如,中车时代电气依托自身在IGBT器件生产研发方面的优势,推出了5~10 MW级的IGBT制氢电源,并在30%110%的负载范围内实现了较高的整流效率。
在技术标准化方面,随着电解槽技术的不断成熟,其电气规格有望实现规范化,这将为电源产品的标准化提供有力支持。
然而,从产品交付情况看,目前IGBT制氢电源的成本仍然较高,项目中标价在180-200万之间,是晶闸管电源的两倍。
网络公开信息数据显示,为促进大功率制氢电源在绿电制氢领域的应用,内蒙古和北京等地政府已经出台了相关补贴政策,支持企业研究制氢电源的电网友好型控制技术,开发高效率模块化功率单元,补贴金额高达300万元。
在绿氢产业规模化发展的推动下,已有电源企业凭借先进的技术和市场布局获利。面对马上就要来临的电解水制氢设备井喷式发展,配套的IGBT制氢电源市场将成为发展新焦点。
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