DCDC 变换器直流耦合光伏制氢方法探讨

谷雨

(阳光电源(上海)有限公司,上海201203)

中国是世界最大的碳排放国,中国政府在温室气体减排方面面临巨大压力,因此中国官方向世界正式承诺了“3060 目标”,3060 目标的达成,需要能源、交通、化工、冶金等各个行业的脱碳和减碳。随着中国十几年大力发展光伏、风电等可再生能源,在很多地区光伏发电的成本已经与当地脱硫煤电价持平、甚至低于煤电价格,但是光伏等可再生能源存在波动性、不易长期存储的缺点,并且光伏发电只能帮助电力、交通等较少的领域实现减碳,无法惠及化工、冶金等难以脱碳的行业。

氢广泛应用于石油精炼、合成氨等行业,可以代替焦炭应用于金属冶炼,是重要的工业原料；同时氢气可以依托燃料电池或内燃机技术应用于电力或交通领域,是能量长期存储的重要手段,是一种重要的二次能源[1-2]。传统的制氢方式是化石能源蒸汽重整,会产能巨量的CO2,不利于碳中和目标的实现。

光伏制氢可以实现大规模氢气生产且没有CO2排放,是当前较为可行的绿氢生产方式。光伏发出的电能是直流电,制氢电解槽需要的电能也是直流电,因此光伏阵列与电解槽直流耦合是效率较高的一种制氢方式。直流耦合制氢分为两种形式:

(1)光伏阵列和电解槽直接耦合[3]；

(2)光伏板和电解槽通过DC/DC 变换器进行耦合。

在直接耦合形式中,因为光伏阵列在大部分时刻只有一个MPPT 点,因此光伏阵列的I-V 曲线必须要和电解槽的I-V 曲线完全匹配才能实现光伏能量的最大化利用,不能应用于实际场景。……