在全球能源轉(zhuǎn)型加速推進的背景下，氫能作為清潔低碳的二次能源，其產(chǎn)業(yè)發(fā)展備受關(guān)注。制氫設(shè)備行業(yè)競爭態(tài)勢與微網(wǎng)余電制氫的技術(shù)應(yīng)用緊密相關(guān)，如何通過優(yōu)化制氫設(shè)備配置提升氫能生產(chǎn)的經(jīng)濟性和可持續(xù)性，成為行業(yè)焦點。本文圍繞微網(wǎng) - 加氫站系統(tǒng)的制氫設(shè)備容量優(yōu)化展開研究，結(jié)合實際場景分析不同制氫模式下的成本收益，為制氫設(shè)備行業(yè)發(fā)展提供理論與數(shù)據(jù)支撐。

  一、微網(wǎng) - 加氫站系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)與制氫設(shè)備模型構(gòu)建

  微網(wǎng) - 加氫站系統(tǒng)(MHSS)涵蓋分布式可再生能源機組與加氫站制儲氫設(shè)備，兩地通過電網(wǎng)實現(xiàn)電力傳輸?！?a href="http://www.74cssc.cn/report/16519927.html" target="_blank">2025-2030年全球及中國制氫設(shè)備行業(yè)市場現(xiàn)狀調(diào)研及發(fā)展前景分析報告》指出，制氫設(shè)備主要包括電解槽、儲氫罐和重整器，其中電解槽優(yōu)先消納微網(wǎng)余電進行綠氫生產(chǎn)，儲氫罐負責(zé)氫氣存儲，重整器則在綠氫供應(yīng)不足時通過天然氣重整補充藍氫。

  二、制氫設(shè)備容量優(yōu)化配置模型與運營模式

  以加氫站全生命周期總凈現(xiàn)值成本(NPC)最低為目標，構(gòu)建制氫設(shè)備容量優(yōu)化模型。年成本包含設(shè)備置換、運維、燃料、電耗及過網(wǎng)費用，年收益涵蓋售氫、環(huán)境價值及設(shè)備殘值。約束條件包括電力與氫氣平衡、可再生機組出力、制儲氫設(shè)備工況及傳輸功率限制。

  提出 “余電制氫 - 綠氫先行”(RETHGHF)運營模式：微網(wǎng)余電優(yōu)先輸送至異地加氫站電解槽制綠氫，其次上網(wǎng);加氫站優(yōu)先使用儲氫罐綠氫，不足時由重整器補充藍氫。該模式通過凈電負荷與儲氫量動態(tài)調(diào)控制氫設(shè)備運行，提升綠氫滲透率。

  三、制氫設(shè)備配置方案對比與經(jīng)濟性分析

  以涼山州普格縣微網(wǎng)與成都某園區(qū)加氫站為研究對象，設(shè)置風(fēng)電機組 30MW、光伏 40MW、小水電 30MW，加氫站壽命 25 年，貼現(xiàn)率 6%。對比異地集中制氫與就地分散制氫方案：

  設(shè)備配置差異：

  異地集中制氫：電解槽 14MW(3 臺)、儲氫罐 1150kg(34 瓶)、重整器 402kg/h(4 臺)。

  就地分散制氫：電解槽 8.5MW(2 臺)、儲氫罐 1000kg(29 瓶)、重整器 462kg/h(5 臺)。 就地方案電解槽容量減少 39%、儲氫罐減少 13%，但重整器增加 15%，反映出運輸損耗對制氫設(shè)備配置的影響。

  成本收益對比：

  異地集中制氫 NPC 為 - 3559.5 萬元，就地分散制氫為 - 1794.4 萬元，前者經(jīng)濟性更優(yōu)。

  異地方案年燃料費用 226.2 萬元，遠低于就地方案的 3215.8 萬元，但過網(wǎng)費用 634.9 萬元為新增成本。

  設(shè)備殘值、運維費用等數(shù)據(jù)顯示，異地方案雖初期建設(shè)成本較高，但長期收益更顯著。

  價格波動影響：

  工業(yè)電價低于 0.7075 元 /kWh 時，異地方案更優(yōu);氫氣售價高于 47.5 元 /kg 時，異地方案優(yōu)勢明顯;天然氣價格波動對結(jié)果影響有限。

  四、典型日運行驗證與制氫設(shè)備效能分析

  通過四季典型日數(shù)據(jù)驗證系統(tǒng)運行合理性：

  可再生能源出力春夏多、秋冬少，氫負荷夏冬高、春秋低，制氫設(shè)備通過動態(tài)調(diào)節(jié)實現(xiàn)電氫平衡。

  電解槽額定功率運行時段占比63.5%，儲氫罐容量利用率 100%，綠氫滲透率 89.5%，表明制氫設(shè)備配置合理，綠氫利用效率高。

  總結(jié)

  本文針對制氫設(shè)備行業(yè)競爭中的核心問題，構(gòu)建了微網(wǎng)余電制氫場景下的加氫站設(shè)備容量優(yōu)化模型，通過對比不同制氫模式發(fā)現(xiàn)，異地集中制氫方案在多數(shù)場景下經(jīng)濟性更優(yōu)，且 “余電制氫 - 綠氫先行” 模式能有效提升綠氫滲透率。研究數(shù)據(jù)表明，制氫設(shè)備配置需綜合考慮電力傳輸、氫氣儲運成本及價格波動因素，為行業(yè)在 2025 年的競爭中優(yōu)化設(shè)備選型與運營策略提供了重要參考。未來可進一步結(jié)合多能互補網(wǎng)絡(luò)，深化制氫設(shè)備與氫能產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同發(fā)展研究。

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