氢能企业电气系统选型指南｜安科瑞全链路覆盖ALK/PEM制氢场景

安科瑞 宣依依

电解水制氢是当前实现绿氢生产最核心的技术路径。ALK碱性电解水制氢凭借技术成熟、成本可控的优势，市场占比超过80%，是当前主流工艺路线。

一套典型的光伏+电网双电源供电的碱性电解制氢系统，由四大板块构成：

• 10kV高压配电系统：光伏升压箱变+市政电网双电源进线

• 24脉波移相整流系统：双移相变压器将交流转为低压大电流直流

• 电解制氢工艺系统：电解槽产氢氧→气液处理→氢气纯化→压缩存储

• 0.4kV低压辅机配电：冷却水泵、配碱泵、氢气压缩机等辅助设备

运行逻辑清晰：优先消纳光伏绿电制氢，光照不足时由10kV市电补充供电，保障制氢24小时连续稳定运行。

然而，电气系统设计面临三大难题：

1. 高压保护复杂：24脉整流变结构特殊，光伏+电网双电源工况多变，依据NB/T 10447-2020标准需搭建五级保护体系

2. 电能质量问题突出：大功率整流产生大量谐波，须通过电能质量验收才能合规并网

3. 防爆与直流安全要求严格：氢气爆炸极限4%-75%，最小点火能量极低，GB 50177、GB 3836等标准明确要求制氢站必须配置绝缘监测与防爆隔离装置

一：全链路产品：从10kV到电解槽，安科瑞一站配齐

安科瑞提供覆盖制氢站全链路的电气二次设备，贯穿高压保护→电能质量→直流安全→低压防护→交直流计量→能源管理平台六大环节。

10kV高压继电保护

依据NB/T 10447-2020标准，针对24脉双移相整流变与光伏双电源工况，搭建五级保护体系：

电能质量监测与治理

大功率24脉波整流产生的谐波若不治理，将直接影响电网电能质量验收：

直流安全与防爆本安

电解槽工作在低压大电流工况下，碱液导电、潮湿漏碱易造成直流对地漏电，加之氢气易燃易爆，直流绝缘监测是本安防爆的强制标配：

氢气属IIC组爆炸危险物质，制氢站生产区域电气设备必须采用防爆型，普通电表和传感器禁止直接安装。

0.4kV低压辅机保护

冷却水泵、配碱泵、氢气压缩机等辅机设备同样需要全面的电气保护：

• ARD3M电动机保护器：过载、断相、堵转保护

• ARD-KHD抗晃电装置：防止电网波动导致连续制氢工艺停机

• ALP系列低压线路保护

全链路交直流计量

实现绿电发电量、制氢耗电量全链路统计，支撑绿氢度电成本核算与碳足迹追溯：

• 10kV高压侧：APView500/多功能电表

• 0.4kV低压侧：AEM防爆电表/普通电能表

• 电解槽直流侧：DJSF1352直流电能表

二、解决的问题：三个“守住"

制氢站的特殊性在于——停不起电，着不得火，算不清账会亏本。安科瑞方案从三个层面守住底线：

守住安全底线

• 高压保护及时切除故障，防止设备烧毁

• 直流绝缘监测预警漏电，防止二次短路停机

• 隔离式安全栅阻断点火源，防爆区无爆炸风险

守住生产底线

• 抗晃电装置防止电网波动导致连续制氢工艺中断

• 弧光保护快速切除母线故障，缩小停电范围

• 关键设备保护动作分级告警，快速定位故障

守住经济底线

• 全链路计量精准核算每公斤绿氢电耗成本

• 优先消纳光伏绿电制氢，降低市电取用

• 支撑绿氢碳足迹核算，为碳交易提供数据基础

三、能源管理平台：把制氢站的账算清楚

安科瑞提供从终端传感器到云端平台全栈自研的能源管理方案：

Acrel-2000MG 制氢站能量管理系统

• 多源数据实时监测：光伏发电量、电网购电量、电解槽直流功耗、氢气产量一屏汇总

• 智能优化调度：优先消纳光伏绿电，低谷市电加大制氢，削峰填谷降成本

• 全维度故障告警：高压保护动作、直流绝缘降低、电机过载分级弹窗

• 数据统计分析：日/月/年发电量、制氢单耗、电能质量报表自动生成

EMS3.0 微电网智慧能源管理平台

• 功率预测：结合天气预报预估光伏出力，提前安排制氢计划

• 负荷调度：根据绿电出力和实时电价动态调整电解槽运行功率

• 储能协同：绿电多发存，不足时放电，保障电解槽稳定运行

• 氢能管理模块：氢储运监控、绿氢掺烧碳减排核算

从10kV高压保护到电解槽直流绝缘，从防爆电表到EMS智慧调度，安科瑞为制氢站提供全链路电气二次设备一站式选型方案，让绿电制氢更安全、更连续、更经济。