開篇導語

雙碳戰略持續推進，由風電、光伏等可再生能源電解制取的綠氫，成為工業、化工、交通領域深度脫碳的重要路徑。風光發電固有的間歇性、波動性，造成大量新能源基地電力富余難以并網。電解水制氫能夠將多余電能轉化為氫能進行長時存儲，實現 “電能→氫能→再利用"，有效提升風光消納水平。

但綠氫站工況復雜：大功率整流帶來諧波干擾、氫氣易燃易爆、光伏并網要滿足防孤島防逆流、高低壓及直流系統保護要求嚴苛。如何搭建一套安全、穩定、合規的光伏綠氫站電氣系統，是項目落地的關鍵。本文結合主流堿性電解水制氫工藝，從系統架構、核心技術、二次設備選型、智慧平臺幾個維度完整拆解成套解決方案。

一、系統架構｜源?網?荷?儲協同運行

典型光伏自發自用 + 電網備用供電堿性電解水制氫系統，整體分為四大板塊： 

10kV制氫站保護配置圖

? 10kV 高壓配電系統：匯集光伏與市電兩路電源； 

? 24 脈波移相整流直流供電系統：交流轉為大電流直流，驅動電解槽； 

? 電解制氫工藝系統：電解槽、氣液處理、氫氣純化壓縮存儲； 

? 0.4kV 輔機配電系統：補水泵、冷卻泵、壓縮機等全部輔助負荷供電。

運行邏輯：優先消耗光伏綠電制氫；光照不足時市政電網自動補電，保障制氫生產連續不間斷。

二、核心技術｜24 脈波移相整流，攻克諧波與紋波難題

大功率制氫整流設備會產生大量諧波，直接影響電解槽壽命與電網電能質量。本方案采用24 脈波移相整流技術，對比傳統 6 脈波整流，電流諧波畸變率可降低約 80%；配合高低壓兩級無功補償，大幅抑制諧波與直流紋波，為電解槽輸出高品質直流電源，兼顧電網側合規與制氫設備穩定運行。

三、全鏈路二次設備選型，筑牢制氫站安全防線

1、10kV 變配電部分

參照 NB/T10447?2020《整流變壓器組保護裝置通用技術要求》，針對雙移相變壓器雙電源系統，配置主保護、后備保護、非電量保護、整流閥側專項保護、系統聯動保護五大類保護。

• AM5SE 系列微機保護：覆蓋進線、變壓器、PT、電容器保護；

• AM5SE?D3 三側差動保護：專為整流變壓器設計，具備比率制動、二 / 五次諧波制動，對繞組匝間、相間短路實現瞬時跳閘；

• APView500 電能質量監測：實時記錄諧波、電壓暫降、不平衡度等電能質量數據。

2、10kV 光伏并網部分

面向 “自發自用、余電不上網" 并網需求，解決孤島、逆功率兩大風險：

• AM5SE?IS 防孤島 + 防逆流保護：電網失電快速斷開，逆功率越限逐級切并網柜；

• AM6?PVM/PVS 主從式防逆流：遠距離柜間采用光纖通信，實現精準協同控制；

• 配套電能質量監測、電能量計量，滿足電網并網驗收要求。

3、0.4kV 輔機保護測控

0.4kV低壓配電保護圖

補水泵、配堿泵、冷卻水泵、空壓機等輔機是制氫站連續運行的基礎：

• ARD3M 電動機保護測控裝置：電機過流、過載、缺相、不平衡保護、繞組測溫；

• ARD?KHD 抗晃電裝置：應對電網電壓暫降，避免輔機誤脫扣停機；

• ALP500 線路保護、ARC 無功補償控制器，保障低壓配電回路可靠。

4、直流絕緣監測

電解槽為低壓大電流直流工況，堿液泄漏、潮濕環境極易引發對地漏電，氫氣屬于易燃易爆介質，絕緣監測屬于強制安全配置。

AIM?D100?TH 直流絕緣監測裝置，監測 DC100?1000V 直流對地絕緣狀態，及時預警漏電隱患。

5、交直流精準計量

• 交流側：APM500、AEM96、ADL400 多功能儀表，完成 10kV/0.4kV 回路全電量統計；

• 直流大電流回路：DJSF1352 直流電能表搭配 AHKC 霍爾傳感器，支持最高 20000A 直流計量，統計電解槽耗電。

6、防爆區域本安信號隔離

制氫車間屬于防爆危險區域，現場溫度、流量、液位模擬量信號需要本安隔離處理：

• BM200 隔離式安全柵：限壓限流隔離危險能量，滿足本安防爆；

• BM100 信號隔離器：完成現場信號轉換，提升系統抗電磁干擾能力。

四、智慧大腦｜Acrel?2000MG 能量管理系統

Acrel?2000MG 綠氫站能量管理平臺，對全站源（光伏、市電）?網（站內配電網）?荷（電解槽 + 輔機）?儲（氫能）進行統一監控調度。

核心功能

1. 全景可視化監測：一屏匯總光伏發電、電網用電、電解槽功耗、氫氣產量、設備狀態；

2. 多策略智能調度：優先消納光伏綠電，低谷電價加大制氫，削峰填谷，降低用電成本；

3. 分級告警管理：高壓保護動作、直流絕緣異常、電機故障、通訊故障多維度告警推送；

4. 數據統計溯源：能耗、發電量、制氫產量、告警記錄存儲，生成報表支撐項目運維與碳臺賬統計。

結語

從 10kV 高壓配電、24 脈波整流供電，到高低壓繼電保護、直流安全監測、防爆信號隔離，再到源網荷儲一體化能量管理，安科瑞為光伏綠氫站提供端到端的完整電氣成套解決方案，覆蓋電力變換、安全防護、精準計量、智慧管控全流程。

隨著綠氫產業加速發展，安全與合規是項目長期運營的底線。安科瑞以完整硬件產品與平臺能力，賦能光伏綠氫項目安全、高效落地，助力新能源消納與工業深度減碳。