电解槽

20231213 爆电解槽设计缺陷!全球最大的绿色氢项目出现运行问题

匹配PEM电解槽改造一下就能解决问题,问题不大 ^_^

研究机构BloombegNEF(BNEF)透露,由于各种因素,包括系统设计中缺少一些安全功能和效率低于承诺,世界上最大的绿色氢项目——中石化位于中国西北部新疆省的260MW库车绿色氢设施,一直以不到其装机容量的三分之一的速度运行。

BNEF分析师王潇婷表示,该项目使用的碱性电解槽由三家不同的中国制造商提供:考科利尔竞立(120MW)、隆基(80MW)和派瑞氢能(60MW),它们都有一个共同的问题,即灵活性问题。

她透露道,这三家制造商都承诺其电解系统的标称产量的运行范围为30-100%。换句话说,如果进入系统的可再生电力低于其最大产量的30%,机器将停止释放氢气。

“然而,所有这些电解槽在30%的工作点测试均告失败,”王说。“实际工作范围可能小于50%-100%。问题的根源在于产品设计和产品中使用的材料。”

在电解槽中,氧气在阳极产生,氢气在阴极产生,而位于两者之间的膜负责防止气体混合和爆炸。

在现实中,膜并不完美,气体混合仍然会发生,特别是在阳极侧,因为氢分子非常小,它们可以更容易地穿过膜。但这不是一个大问题,前提是氧气中氢的浓度可以控制在1.8%以下,这可以在电解槽中加入标称电力时实现。  而当输入电量低于标称值时,问题就出现了:氧气生成量几乎以线性的方式减少,而可以穿过膜的氢气量受到的影响则比较轻微,仍然相对较高。导致的净效应是氧气中氢的浓度上升,可能会导致爆炸。  王解释说,这三家制造商使用“几乎相同的原材料和相同的内部结构,结果这成为了一个根本性的安全问题,导致必须限制运行范围。”

王补充说,现在中石化现在“正在调整整个系统运行的算法”。这意味着,不是让所有的电解槽在相同的状态下运行,按照计划,控制单元将命令一些电解槽运行,同时设置其他电解槽闲置,以避免电解槽低于标称产量的50%。

她解释说,虽然从“电解槽内部管理”到“管理电解槽是否运行”的转变听起来可行,但更频繁地打开和关闭电池组将增加它们的材料降解,从而会缩短它们的寿命。

考科利尔竞立的母公司、总部位于比利时的John Cockerill表示,由于与中石化签订了保密协议,无法对此事置评。

然而,John Cockerill战略副总裁Fabien Tordeur向媒体透露:“值得注意的是,这是迄今为止实施的第一个如此大规模的项目,与竞争对手相比,经验的回归使我们具有重大优势。”

据相关报道,该项目由专门建造的361MW太阳能电池板供电,另外还有来自当地电网的风能。

但王澄清了这一点,他说:“当太阳能发电厂产生的电力低于电解槽的标称需求时,该设施正试图减少对电网的依赖,因为电网的电力成本将更高,这就推高了绿色氢的成本。”

据彭博新能源财经(BNEF)8月份报道的统计数据显示,按2023年底投产的电解槽年组装能力计算,全球最大的三家电解槽制造商将全部来自中国。

中国历史最悠久的电解槽品牌派瑞氢能(Peric)将在现有的1.5GW产能基础上再增加2GW产能,达到总计3.5GW的产能。

世界第二大太阳能逆变器供应商(仅次于华为)阳光电源(Sungrow)也在其1GW电解槽设施的基础上增加了2GW。以领先太阳能电池板制造商而闻名的隆基(Longi)以2.5GW的产能排名第三,其中包括已投产的1.5GW电解槽工厂,以及将于今年新增的1GW工厂。

根据各大研究机构的广泛预测,廉价的中国电解槽将越来越多地用于西方绿色氢项目,因为与其他品牌相比,它们的前期资金投入成本低得多。彭博新能源财经了解到,中国制造商将修改产品设计,并使用不同的组件来满足国际客户的需求。

这种担忧甚至促使欧盟多次呼吁阻止中国电解槽进入欧洲市场,其中包括John Cockerill Hydrogen的首席执行官拉斐尔·蒂洛(Raphael Tilot)。

据了解,中石化库车绿氢项目全球最大的头衔并不会保留太久。中石化在内蒙古鄂尔多斯的另一个项目已在建设中,规模比前者大三分之一。早前,中石化还宣布了在内蒙古乌兰察布投资200亿元人民币的“西气东送”项目,该项目将通过一条长达400公里的新管道每年向北京输送10万吨氢气,并预留50万吨/年的远期提升潜力。

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