我国可再生资源丰富，绿氢制取潜力巨大，具有广阔的发展前景。然而风电、光伏等新能源发电具有不确定性，是阻碍绿氢快速发展的重要原因。因此，聚焦可再生能源发电与电解水制氢系统的技术融合，开发适应变功率能量来源及多样化应用场景的制氢管理系统，是当下绿电制氢技术的方向，也是氢能产业发展的关键。 高工氢能调研发现，行业内多家有实力的电解水制氢设备企业正以提高新能源消纳率、经济收益、制氢率为目标，开发包含风电、光伏、储能、多组电解槽等环节的能量管理控制系统，以求攻克大型绿氢项目落地痛点。绿氢能量管理系统于项目而言起到什么作用？企业开发这一技术通常面临怎样的挑战？它的未来前景如何？ 绿氢能量管理控制系统备受看好 在绿氢的生产过程中，稳定运行面临极大的挑战。由于可再生能源的间歇性和波动性，输送到电解槽的功率非恒定且波动范围较大，会引起系统频繁启停和负荷变动等问题。而波动工况会引起设备使用寿命缩短，工作效率降低，影响产氢品质，危害电解槽设备的安全。 要对这一问题进行管理，就需要建立一个集数据采集、处理、分析、展示及决策支持于一体的综合性管理平台。这套管控系统能够对整个绿氢系统运行状态进行实时监控，掌握其工作特性与状态，并降低电解槽处于连续波动功率或低于产氢安全功率运行的的时间，能有效提升电解槽的使用寿命和运行安全性。 高工氢能调研发现，阳光氢能、三一氢能、大陆氢能、双良氢能、天合元氢等有实力的企业均在开发、完善该绿氢能量管理控制系统。尽管各家企业提出的绿氢能量管理控制系统解决方案不尽相同，但是他们的方案中都突出软硬件高度集成、智能化全流程效益管理等特点。 据悉，绿氢能量管理控制系统主要包括能量智慧调度平台、电能管控单元、制氢电源智能管理系统、新型氢气检测器等，可达成平抑风光电力波动、电解槽高效启停、快速切换等目标，使电解槽更加适应可再生能源制氢项目需求。 这套管控系统首先是通过能量智慧调度平台进行数据采集，全面收集各系统关键运行数据、风光功率预测数据、管理平台数据、网调数据信息，利用采集到的海量数据，通过负荷预测、智能调度分析对局域电网内各系统运行策略进行优化决策。 当电解槽从可再生能源发电系统中取电时，制氢电源要通过控制使交流侧输入电流接近正弦基波，大幅降低谐波，减少系统损耗，不使用有载调压装置，提高系统的响应速度。 当电解槽将光伏、风电供给的电能转换为氢气时，安装在电解槽上的检测器需要通过控制循环水系统为电解槽提供冷却，及时将运行过程中释放的热量带走，并且又能通过换热器接收蓄热装置热量，实现电解槽预热达到保温保压的作用。此外，检测器还要能够实时检测制取氢气的纯度，保证电解槽始终在安全范围内运行。 绿氢能量管理控制系统还面临那些难关? 在当前阶段，无论是电力成本、电解槽设备成本，还是运行效率方面，绿氢的成本总体上是偏高的。绿氢能量管理控制系统有望降低外部电源功率波动对电解槽的影响，帮助电解槽平稳运行的同时，尽可能地提升产量、降低能耗，以到达降本增效的目的。 据不完全统计，国内从事电解槽制造的企业（包含ALK、PEM、AEM路线）已经在140~200家的规模。尽管绿氢能量管理控制系统前景十分广阔，但由于开发过程中涉及环节较多、对企业技术要求较高，因此目前真正能够掌握绿氢能量管理控制技术的企业并不多。 天合元氢战略生态中心负责人吕宏强表示，这套管控系统涉及的环节很多，包括光伏风电等可再生能源发电环节，电力电子环节，储电环节，电解水制氢环节，储氢环节，这些环节里既有电力的流动也有热量的传递流动，若要实现高效的能源管理就需要统筹上述这些环节。 其次是绿氢项目变量大，绿电天然具有波动性，而电解水制氢是一个电化学反应，天然倾向于稳定工况。通过电力电子技术和电化学储能来稳定整个系统本身难度就很大，如果再要求做大规模的从绿电到绿氢全系统的源荷互动，因其影响系统稳态影响因素太多，无法通过传统系统控制来调节，需要结合工程经验、海量数据，用更加智能的系统来调度。 大陆制氢总工程师许卫认为，开发绿氢能量管理控制系统，必须要同时了解绿电的特性和电解槽的特性，最后通过绿氢能量管理控制系统使其达到1+1大于2的效果。目前我国绿氢产业仍处在发展初期，万吨级大型绿氢项目建成少，业界普遍缺乏可借鉴工程案例及长期运行经验，更增加了开发绿氢能量管理控制系统的难度。 高工氢能了解到，为了解决企业对电解水设备特性与风光电特性融合认识不足的问题，目前阳光氢能、三一氢能、大陆氢能、双良氢能、天合元氢等电解水制氢设备企业均在自己的厂区搭建了不同规模的可再生能源制氢实证基地，通过不断积累实践数据，持续开发和优化绿氢能量管理控制系统。 在未来的大规模可再生能源制氢过程中，控制的自动化和数字化是氢能源发展的必然要求和方向。据悉，目前三一氢能已经和工业自动化领域的先进企业和利时正式达成战略合作协议，共同推进风电、光伏新能源并离网制氢项目的开发，为业主提供一站式新能源制氢整体解决方案；双良氢能也正携手混沌能源打造绿氢智慧运维平台。 此外，据阳光氢能介绍，其自研的智慧氢能管理系统，可根据风光发电功率预测，实现宽波动可再生能源发电功率与制氢负荷的动态平衡调节，做到变负荷制氢，并可实现制氢电源及电解槽集群控制，提高系统运行效率，还可实现制氢场站运行管控优化及制氢站智能诊断与运维管理。 据业内人士分析，目前国内碱性电解槽产品高度同质化，但绿氢能量管理控制系统市场方面尚存在较大缺口，这种情况下，绿氢能量管理控制系统将是接下来的一大热门破局方向。在智能化、数字化技术的助力下，制氢企业有望加速破除绿氢领域的“痛点”难题。