林德、西門子美因茨風電制氫-加氫站及天然氣管網示范項目
來源：拉瓦錫1787 2019-12-12
美因茨項目是德國運行成熟的清潔氫能示范項目，涵蓋風電制氫-加氫站/天然氣管網全產業鏈示范，涉及前端電氫平衡、后端交通與工業平衡兩大核心問題，實現以氫為媒介打通電網和天然氣管網實現可再生能源的充分利用。該項目2015年建成，目前已進入商業化運營階段。
“ 美茵茨能源公園 ”項目于2012年啟動，2015年建成投運，2017年正式進入商業化運營階段，其主要目標是開發，測試和應用可再生能源電解制氫的創新技術。該項目總投資額為1,700萬歐元，由林德集團與德國西門子、美因茨市政公司、萊茵應用技術大學合作開發。
當前，可再生能源發展的一大瓶頸在于電網接納水平以及自身容量有限。美因茨項目正是連接了市政公司的中壓電網及其所屬的4個風電場，利用“過剩”風電通過PEM電解槽將水分解成氫氣與氧氣，并把氫氣儲存起來，其中一部分由長管拖車運送至加氫站，另一部分會注入天然氣管網用于供暖或發電。
兩個核心問題是前端發電和制氫的平衡以及后端加氫站與居民和工業部門用氫的平衡。對于前端，該項目利用西門子提供核心組件和系統方案，通過與電力現貨市場的聯動建立發電經濟性模型，可再生電力價格低于3歐分/千瓦時啟動制氫設備，反之上網發電。對于后端，根據加氫站的氫耗估算，富余氫能直接注入天然氣管網，尤其在冬季供暖需求集中釋放時。
三大核心技術是PEM電解制氫、變壓系統控制以及氫氣凈化壓縮。西門子為該項目配備了3臺Silyzer200電解槽（額定功率3.75MW，峰值功率可達6MW）和基于Simatic控制裝置的電解系統，充分利用PEM快速響應和寬功率區間的優勢來應對風電的波動性。此外，西門子還提供配備GEAFOL變壓器的中壓站，為Sinamic轉換器的低壓和高壓電源裝置及氣體絕緣中壓配電盤（20kV）供電。林德集團負責關鍵的氫氣凈化、壓縮、存儲及分裝部分。林德集團獨創的創新離子壓縮技術可以保證氫氣的壓縮過程高效節能，并擁有極高的操作靈活性。萊茵應用技術大學提供科學監督服務，分析項目所有組件的協同，譬如，電解槽與壓縮機之間的相互作用，或者并入電網和燃氣管網。
（美因茨附近林德供氫的加氫站，作者實地考察）
項目技術系統
來自電解槽的初始氫氣通過催化劑將殘留的氧氣轉化為水蒸氣冷凝后循環回電解槽
林德的離子壓縮機是氫氣調節的核心組件。該組件可對負載進行快速響應，一方面實現加壓實現對長管拖車注入，另一方面對氫氣進行整體干燥，做功期間不會給氫氣添加任何雜質。
（文中未標注出處的圖片和信息來自美茵茨能源項目）
