中车电气陈洁莲：从电力电子角度谈绿电制氢电源解决方案

近日，第三届中国绿氢与应用发展论坛在内蒙古鄂尔多斯正式召开，会议探讨中国绿氢产业发展现状、技术进展、应用案例以及未来发展前景等多个议题。

株洲中车时代电气股份有限公司中车技术专家、正高级工程师陈洁莲发表演讲：从电力电子角度谈绿电制氢电源解决方案。分析了绿电制氢的电源需求、制氢电源方案并展示了中车制氢电源产品化方案。

株洲中车时代电气股份有限公司立足交通和能源领域，积淀了“算法、器件、材料”三大内核技术，具备从半导体器件-模块-整机-系统完整的自主产业链。在氢能领域有超过50+电源订单。

当前绿电制氢电源呈风电随机性，光伏周期波动性，新能源电网出力情况变化大的特点，新能源的渗透率越来越高，为了实现电解水制氢负荷曲线与风光发电量匹配，需要实时调节电解槽制氢电源的负荷曲线，电源需要在电解槽30%-110%负荷率下波动。

在半导体的选择上，陈洁莲也分析了各种半导体的特点。晶闸管在超大容量，超大电流领域有着不可替代优势；IGBT 开关频率高，响应速度快，双向可控，面向中小容量适配性，性价比高；在某些高压场景具备不可替代性；IGCT面向中压大容量场景更适配；功率SiC 变流器在成熟和规模化应用在培育中。

制氢电源方案包括交流耦合制氢、风电一机一储方案以及直流耦合制氢方案。

部分场景，直流耦合制氢效率更高。直流耦合制氢包括低压直流耦合制氢：制氢电源中小功率，技术相对成熟，适合电站和制氢工厂近端微网场景；中高压直流耦合制氢：中压可实现数十公里距离传输，再通过直流制氢电源为电解槽供电，但传输技术工程化难度较大，主要难点是直流固态开关技术、直流系统保护技术、隔离型DC/DC级联变流器技术。

交流耦合电源方案包括SCR电源和IGBT电源。SCR适用于相对稳定电网，采用多脉波，配合电能质量装置改善供电质量；IGBT更适应新能源功率波动大、支撑能力弱、快速调节能力高的绿电场景；离网场景更应选择IGBT全控方案。但不管是SCR还是IGBT方案，都需高度重视系统中L与C的匹配设计，避免系统的谐振，陈洁莲表示。
交-直流耦合配合，可满足电解槽满负载率和全天候需求。

中车IGBT制氢电源匹配市场主流制氢系统，功率单元组合灵活，单机组适配2000标方以下不同电解槽电压-电流，电源在30%~110%负载范围内，都具有优良的电网侧和负载测性能。IGBT制氢电源是智能化制氢电源，可一键启动、快捷调试、全面感知、寿命预测，让工厂生产更加自动化。电源一体化组装，集成撬装方案，安装调试更便捷。