夏日深夜的自貢,電價跌至每度近兩毛錢,10兆瓦測試平臺上,一臺大標方堿性電解槽開始滿負荷運轉。當白天電費漲至六毛,它便自動降低負荷,讓制氫成本在電價的“峰谷”之間找到平衡點,實現最大化節能。
這不是一臺簡單的制氫設備。在東方電氣(成都)氫能科技有限公司的工程師眼中,它更像一個懂得“錯峰用電”的靈活勞動者。“即便白天高峰降負荷運行,也不因負荷大幅波動而降低氫氣純度。”在東方氫能制儲技術研發部副部長陳明看來,具備良好的負荷波動適應能力背后的產業邏輯,遠不止技術參數本身。
近日,東方氫能自主研制的2000標方堿性電解槽,獲得市場訂單,實現堿性大標方電解水制氫裝備市場訂單突破。此次簽訂的訂單,是東方氫能在大標方電解水制氫領域的最新技術成果,將應用于國家能源領域氫能試點項目,配套年產10000噸燃料電池高純氫供氫母站建設。其可有效破解燃料電池車用氫氣供應瓶頸,以成渝高速干線為輻射紐帶,助力氫能物流重卡規模化商業化落地,推動成渝地區氫能交通產業高質量發展。
額定工況的20%輸出,是這臺2000標方堿性電解槽能夠穩定運行的最低負荷,而氫氣純度依然維持在較好水平。“在堿性制氫的固有技術特性中,這并不容易。”陳明說,堿性電解槽的隔膜被水浸潤后形成水膜,用于分隔氫氣和氧氣,但仍有少量氣體滲透。滲透量基本恒定,當產氣量降低,分母變小,氣體純度便會隨之下降。這是堿性制氫低負荷工況下純度惡化的根本原因。他表示,能將這一“固有缺陷”控制在20%額定負荷仍保持合格純度,目前行業僅有少數企業可以做到。
傳統堿性電解槽的設計多針對穩定工況。頻繁升降負荷、長時間低負荷運行,往往會加速隔膜老化、純度下降,甚至引發安全風險。這一痛點,讓“負荷波動適應能力”從一項錦上添花的指標,變成了綠氫項目能否盈利的關鍵。
東方氫能在自貢建設的10兆瓦測試平臺,正是為此而生。平臺模擬真實用電場景,白天電費0.6元/度,降低運行負荷;夜間電價0.2元/度,滿負荷制氫。通過持續實測,驗證設備在動態工況下的可靠性和經濟性。單日91000度的耗電量,意味著研發投入的巨大,也意味著數據積累的扎實。
通過測試,技術團隊找到了提升負荷波動適應能力的突破口。在材料優化、結構設計與系統控制上協同發力,團隊優化隔膜阻隔性能、開發耐反向電流電極、優化極板流場,多點突破低負荷運行難題,實現20%額定負荷連續安全運行,提升風光功率波動適應能力。
從2023年立項,到2024年10月發布第一代產品,再到2025年啟動新一代研發、2026年完成第三方鑒定……3年時間,東方電氣實現了堿性電解槽從1000標方到2000標方的統一版型升級,能耗從4.3度/標方降至4.0度/標方,站上行業第一梯隊。
這臺2000標方電解槽將應用于年產10000噸燃料電池高純氫供氫母站。項目建成后,白天低谷時段制氫儲能,夜間滿負荷生產,產出的氫氣既可就地為重卡加氫,也可通過長管拖車轉運至周邊200公里范圍內的加氫站,以“錯峰制氫”壓低成本,以“母站供氫”輻射區域,形成一套兼顧經濟性與覆蓋面的解決方案。
在陳明看來,這套產品的“負荷波動適應”能力,是新型電力系統對制氫裝備提出的必然要求。隨著風電、光伏等波動性電源大規模并網,電價低時多用電,電價高時少用電,且產出不變,這就能在降低自身運行成本的同時,為電網削峰填谷提供支撐。
一臺2000標方電解槽的“晝伏夜出”,讓設備在真實電價信號下“算得過賬”,這種務實的工程思維,正是新時代長征路上,能源裝備自主創新堅實的落點。(實習生王思佳、胡甜甜參與采寫)
責任編輯: 張磊