一、成果简介：

国网安徽公司2019年牵头承担了国家电网有限公司重点科技项目“兆瓦级制氢综合利用关键技术研究与示范”，项目从设备制造、系统集成、经济性分析等多角度对大规模纯水电解制氢系统开展了开创性研究并在安徽六安开展兆瓦级制氢综合利用站建设。国网安徽六安兆瓦级制氢综合利用站是国内首次全链条自主知识产权的氢储能技术示范，由国网安徽公司、全球能源互联网研究院、清华大学、中科院大连化学物理研究所、中能建安徽省电力设计院等系统内外单位组成的研究团队，在前期深厚的研究基础上，共同攻克综合能源系统分析、兆瓦级电解槽制备与集成、电解槽控制与安全保护、多堆燃料电池控制与安全保护、整站设计等难关，在国内首次实现兆瓦级氢储能在电网领域的应用。

示范工程制氢车间正面建筑效果图

二、技术优势及性能指标：

技术优势：

（1）基于概率模型和分层算法的制氢综合利用系统的随机优化方法，为工程投资决策优化提供“技术—经济”方法支撑。

（2）多极框密封线的高适应性电解槽结构，解决宽功率波动下电解槽稳定运行问题，提高自平衡能力。有效提升系统宽功率波动范围运行的适应性。

（3）适用于宽功率波动、模块化结构的氢综合利用系统分级协调控制策略，实现电解制氢设备与新能源电力之间的兼容。

（4）适用于氢能综合利用系统的氢安全分析方法，解决氢能综合利用系统氢气泄露后在复杂几何空间中的扩散与分布难以精确模拟的问题，明确与完善针对可能发生的氢燃爆事故的缓解与安全防护措施，保证系统安全性。

性能指标：

采用PEM纯水电解技术，氢气产量（额定）≥220Nm³/h，氢气产量（最大）≥260Nm³/h，氢气纯度≥99.999%，电解槽电解效率（额定工况）≥70%，额定制氢工况下的储氢量不低于9h。

三、所属领域：

综合能源系统方向：能源互补技术、能源储存技术

四、成熟度：

生产阶段

五、市场应用情况及经济效益分析：

兆瓦级制氢综合利用关键技术成果推广后的直接效益为（以安徽六安为例）：

安徽省公司自2016年起承担国家重点研发计划项目，开展子课题“高渗透率分布式可再生能源集群系统集成及示范应用”研究，在六安地区建成典型模式的高渗透率分布式能源发电集群一二次系统平台。六安地区电源种类繁多，风、光、火、水各类装机均有配置，电源装机共计3669MW。其中新能源装机占比约44.8%，水电装机共计559.8MW；光伏规划装机1543.7MW，目前接入装机共计1244.69MW；风电已接入规模100MW。据2017年底安徽省能源局预测，2018年六安地区存在一定弃光弃风风险，各电压等级均存在不同程度的消纳问题。以六安地区光伏弃光率为5%进行核算，在六安地区建设氢综合利用站，以在负荷侧制氢、就地加氢为例，不考虑氢能储运成本，一年约利用0.6亿度富余可再生能源（以光伏发电年平均利用小时1000h计算），富余光伏电价按0.2元/度进行核算，电解池新增购电成本约1200万元；可制得氢气约1200万m3，平均可供给3000辆氢动力汽车一年所需燃料，氢气收益约4200万元，年运营成本约为200万元。综上制氢综合利用系统可获得净收益2800万元，同时带动氢能产（电解槽设备制造）、输（管束车运输）、储（高压储氢瓶的研发）、消（加氢站的建设）供应链产业发展。

综合分析，采用兆瓦级制氢综合利用关键技术在大规模富余可再生能源典型场景下经济效益显著。

兆瓦级制氢综合利用关键技术成果推广后的间接效益有以下几个方面：

1）节能效益。将过剩的可再生能源所产生的电力转化为氢能储存起来，主要体现在代替火力发电所产生的节煤效益，以及“弃光”、“弃风”时所造成的电能损失，带来了巨大的节能效益。

2）环保效益。制氢综合利用技术无需化石燃料燃烧，不会产生碳排放以及污染物，无论在建设还是运行过程中均具有显著的环保效益，可实现真正的零污染。其开发和利用有利于提高电网清洁调峰比例，实现可再生能源电力消纳，有利于构建低碳社会，可获得巨大的社会效益。

3）技术创新与人才培养。项目成果是对电制氢综合利用技术规模化应用的一次突破，探索了兆瓦级制氢系统在可再生能源消纳场景中的应用，有助于推动制氢技术的理论创新与工程示范，进一步加强电力系统与氢能产业的耦合。项目成果有助于积累规模化制氢综合利用技术的研发、试验与运行经验，培养一批优秀的氢储能领域的高级技术人才和创新人才，形成产、学、研联合技术创新团队，为我国氢储能领域提供技术人才资源。

目前，该项目研究成果已经在“国网安徽六安兆瓦级制氢综合利用站”示范工程中应用。示范工程内容主要包括：纯水电解制氢车间、燃料电池发电车间以及配电综合楼等工程，工程开工前，已取得建设用地规划许可证、建设工程规划许可证、临时用地批复、环评批复、水保备案单、消防设计审核合格意见、安全预评价报告专家评审意见及备案单等依法合规手续。工程已于2020年6月开始土建施工，计划2020年9月完成整站试运行。通过工程示范，将助力公司掌握氢储能系统全链条核心先进技术，占领国内氢能工程应用技术高地，积累宝贵的系统运行经验和运行数据，推动制氢、氢发电技术的理论创新，进一步加强电力系统与氢能产业的耦合，培养一批优秀的氢储能领域高级技术人才和创新人才，支撑国家和地方氢能相关战略新兴产业的发展。