2024-09-01-清华大学-清华大学（林今）_2024绿氢电力系统的形态演进报告_23页_2mb

报告摘要

绿氢电力系统是将可再生能源（如风能、太阳能）转化为氢能源的一种集成系统，其发展经历了从小规模到大规模的演进过程。当前，绿氢系统在电力系统中扮演着越来越重要的角色，不仅用于冷却大型发电机，还在多晶硅生产、数据中心绿色化以及电网减碳等方面展现出广阔的应用前景。

供电方式：大标方系统多采用10kV电压等级，使用晶闸管多脉波整流电源（如12脉波、24脉波等）。
系统效率与电能质量：
- 6脉波整流器：电流总谐波畸变27.52%，功率因数0.75，直流电流纹波2.54%，直流电压纹波0.5%。
- 12脉波整流器：电流总谐波畸变12.75%，功率因数0.74，直流电流纹波1.79%，直流电压纹波0.12%。
- 24脉波整流器：电流总谐波畸变0.91%，功率因数0.73，直流电流纹波0.1%，直流电压纹波0.02%。
电制氢系统拓扑结构：
- “一拖二”和“一拖四”结构，便于多机组并列运行。
- 系统多依据峰谷电分时段运行，提升能源利用效率。

风光制氢一体化示范项目：依托风光大基地，实现绿电与绿氢的协同生产，如中国石化新疆库车绿氢示范项目。
内蒙古自治区政策：
- 示范项目由盟市能源主管部门一体化备案，电网统一调度。
- 并网型示范项目可向电网送电，年上网电量不超过年总发电量的20%。
- 风光外线与电网双线接入，双主变互为备用。
- 绿氢下游用电接入一体化报批，全系统可用绿电。
基于IGBT的制氢电源：
- 在低负载运行时，纹波更低，提升制氢效率和气体纯度。
- 更适用于波动制氢场景，具备宽范围、高效率的特点。
电能质量与系统结构：
- 系统在电能质量约束下需优化运行策略。
- 动力电源离网可扩展至大型系统，如数据中心，其负荷基本平稳。
- 随着减碳要求深入，深度减碳场景下需引入四次电（氨储能）。
储能成本与应用：
- 氨储能成本极低（约1元/kWh），仅为电化学储能的1/1000。
- 通过复用发电资产（如火电掺氨），可显著降低电网减碳成本。
- 氢储能与电化学储能的配比因系统结构不同而有所差异。
绿氨供应链：
- 分为外链和内链，外链主要通过三北至渤海湾再运输至东部沿海，内链则通过海上风电制氨并船运。
- 内链成本较低，有助于降低绿氨终端供应成本，提升其在现货市场的竞争力。