随着绿氢产业朝着大规模、高效益的方向发展，制氢电源作为电解水制氢系统中关键的电能转换装置，重要性日益凸显。 绿氢项目到底该怎么选择制氢电源呢？业内人士分析认为，这要看业主需求，包括了项目规模、前期投资、后期运营成本，不同电解槽的适应性等。 从目前市场应用的技术路线来看，制氢电源大致可以分为晶闸管（SCR）电源、绝缘栅双极晶体管（IGBT）电源两类。晶闸管制氢电源技术成熟且成本低；而IGBT制氢电源对电网的友好能力更强，系统综合转换效率也更高，正在成为行业的热门赛道。 技术路线对比 制氢电源在可再生电力制氢网络中，起到向上承接电网电力，向下为制氢电解槽供电的功能，其主要作用是将交流电/直流电转化为电解水制氢可用的直流电。 一个完整的制氢电源主要包含整流柜、变压器、控制系统、冷却系统和辅助设备，其中整流柜是电流转换的核心场所，整流柜的核心为功率模块可分为SCR或IGBT功率半导体器件。当前业内提到的制氢电源，其实指的是晶闸管整流柜和IGBT整流柜。 在氯碱制氢行业中，晶闸管整流柜已有超过40年的应用历史，由于氯碱电解槽与碱性制氢电解槽在用电参数上存在相似性，晶闸管整流柜在稳定的电力环境下可直接应用于制氢行业。 晶闸管制氢电源使用数字电路控制晶闸管导通，从而实现整流的电器，能满足高电压、大电流条件下的工作环境，其功率通常可达到MW级。晶闸管制氢电源的优点在于技术成熟、单体设备成本较低、可适用大功率场景，目前中石化新疆库车、华电达茂旗、远景赤峰等绿氢项目采用了晶闸管制氢电源。 从技术上来讲，晶闸管电源应用于可再生能源制氢场景时，也存在一些挑战。由于晶闸管电源受其半控型电力电子器件自身特性限制，晶闸管可以控制导通但不能关断，只能依靠电网的关断而关断。其网侧电流谐波含量高，对电网友好性差，影响可再生能源制氢系统并网；其动态响应速度慢，无法快速匹配可再生能源波动性；并且在绿氢项目中需配套特种整流变压器、有载调压开关、SVG/SVC、水冷装置等，投资综合成本高，系统综合转换效率低。 目前我国绿氢项目往往需要依靠部分电网支撑，暂时无法做到完全离网制氢。而采用传统的并网接入方式，电网公司往往会帮助制氢企业承担一部分电力调峰责任，从而保障前端波动性和间歇性的可再生能源与后端化工生产所要求的安全稳定相结合。因此制氢电源对电网得友好性就至关重要。 相比晶闸管，IGBT的开关控制更为精细，开关频率更高，相应产生的谐波也较少，电能质量更高。同时还具备无功补偿能力，可替代35kV侧无功补偿装置。此外，其配套设备也较少，系统综合转化效率更高。 当然，IGBT制氢电源也存在一些发展瓶颈，相比晶闸管，IGBT制氢电源的单体成本更高，是晶闸管制氢电源价格的3-5倍。而且，作为一种新兴技术路线，IGBT制氢电源的稳定性和项目适应性还需要在还需要进一步验证。 目前来看，在制氢示范项目中，IGBT制氢电源的应用展现出一定的上升趋势。部分项目还采用了晶闸管+IGBT相结合的方式。有业内人士分析，项目业主方采用晶闸管+IGBT相结合，主要还是从成本角度考虑。当前两种技术路线还在发展，最终选择还是要看业主需求，这包括了项目规模、前期投资、后期运营成本，不同电解槽的适应性、占地面积、维护量等各项指标，且不同的业主也会有不同的侧重点。 IGBT电源发展潜力更大 因在可再生能源制氢系统中技术优势更大，IGBT制氢电源逐渐成为行业热门赛道。阳光氢能、中车时代、伟创电气、许继电气、南都电源、汇川技术、禾望电气、雷动智创、英博新能源、康频电气、艾迪森科技、中科智寰等企业，都已瞄准IGBT技术路线，抢滩制氢电源赛道。 其中，阳光氢能PWM制氢电源采用IGBT全控型功率器件，市场表现十分出色。今年8月，阳光氢能中标中能建松原氢能产业园（绿色氢氨醇一体化）示范项目，将为项目提供16套PWM制氢电源。截至目前，其PWM制氢电源中标规模超过400MW，已在内蒙古深能北方光伏制氢项目、湖北长江电力绿电绿氢示范项目、大安风光制绿氢合成氨一体化项目等示范项目上应用。 现在越来越多的企业涌入IGBT制氢电源领域，并获得批量订单，也表明了业内对这个技术路线的认可。随着众多企业入局，IGBT制氢电源单体价格已经出现了下降，据高工氢电了解到，一些头部企业的1000标方IGBT制氢电源价格已经从原来的120～150万元降到了100万元以内。 此外，IGBT制氢电源初始投资成本的劣势，还可以通过综合成本来弥补。据英博新能源制氢事业部营销经理郭小龙介绍，IGBT电源无需额外配置SVG/SVC或有载调压开关等消谐及功率因数改善设备、可替代35kV侧无功补偿装置，降低了投资维护成本和工作损耗。通过对比1000标方系统转换效率，他们发现IGBT电源系统比晶闸管电源系统效率高0.7%，按照此效率计算，每套制氢系统，每年工作8000小时，电费按照0.4元计算，每年可节省电费11万元。 随着绿氢产业的规模化发展，IGBT电源在制氢电源赛道上还有进一步发展的空间。近日，国家能源集团宁东可再生氢碳减排示范区一期项目永利制氢厂成功产出绿氢。这也是国内首例全部使用IGBT电源制氢站投产的案例。据悉此项目包含50万千瓦光伏、12万千瓦制氢光伏，新能源并网点与制氢站相距33千米，是典型的弱电网系统。项目团队连续攻克制氢电源在低惯性、弱稳定性、弱抗扰性及出力随机性等特征下的弱电网环境中的稳定性难题和变压器合闸励磁涌流造成网压跌落适应性难题。 雷动智创总经理李海东表示，当前制氢电源这个行业刚起步，对于电槽跟电源之间的搭配、包括运行工况边界界定等，还需要一段时间的运行数据的积累。随着示范项目增多、行业认知逐步提升，IGBT制氢电源设计优化也会进一步提升，从而更有力支撑可再生能源制氢发展；同时，经过验证的IGBT电源，有望市场需求进一步扩大，生产企业通过技术升级推动IGBT制氢电源行业的规模化生产，也将推动单个产品的生产成本进一步下降。 总体来看，目前晶闸管制氢电源获得了不错订单，但IGBT制氢电源对电网的保护性更强，对于电网能量波动的适应性也更强，随着大功率电解槽以及弱并网或纯离网的制氢场景出现，IGBT制氢电源有望得到更广阔的应用空间。