光伏制氢系统设计总则.docx

ICS27.160CCSK83团体标准T/CPIAXXXX-202X光伏制氢系统设计总则Generalrulesforthedesignofphotovoltaichydrogenproductionsystem草案2024.4.22在提交反愤意见时，情将您知道的相关专利连同支持性文件一并附上.XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施中国光伏行业协会发布光伏制氢系统设计总则1范围本文件描述了光伏发电电解水制软系统设计的总体要求.本文件适用于光伏发电系统的设计以及电解水制乳系统的用建设计.2规楚性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款,其中，注11期的引用文件,仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单动用于本文件。GB/T197742005水电解制氧系统技术要求GB32311-2015水电解制氧系统能效限定伯及能效等级SJ/T3M56T991电解制匆氧设备完好要求和检食评定方法NB/T11422-2023分布式光伏发电系统工程技术规范QVT218-2014固定式水电制制级设招胱测系统技术要求DBl3/T58112023车棚用光伏发电系统设计规范BH-14/T2140-2023制氧加乳一体站安全技术规范DB61/TXXXX-XXXX可再生能源制史工程设计现范GB50156加油加气站设计与施工规范GB/T37244就子交换原燃料电池汽车用燃料氮气GB/T3634.12006乳气第1部分：工业乳GB3634.I氯气第1部分：工业氯GB/T34537军用压缩氧气天然气混合燃气GB/T34581加尔站安全技术规范GB/Z31541级能年柄加氢设施安全运行管理规程GB/Z34583加复站用储软装置安全技术要求GB/T37243危险化学品生产装置和储存设施外部安全防护距离确定方法中华人民共和国安全生产法中华人民共和国消防法中华人民共和国建筑法建筑工程旗工许可管理办法建设工程消防设计审查验收管理衡行规定危险化学AA安全管理条例气奴灾害防御条例防雷减灾管理办法3术语和定义本文件没有需要界定的术语和定义.4总体要求1.1.1 1应在符合用地规划许可和建设I程规划许可的前提下,利用空旷区域、停车场、建筑屋顶搭建光伏发电系统,1.1.2 Jt伏制氢系统的设计须符合£中华人民共和国安全生产法小、中华人民共和国消防法、C中华人民共和国环境保护法3、4中华人民共和国环境影响评价法人中华人民共和国特种设的安全法、中华人民共和国建筑法、建筑工程施工许可管理办法、建设工程消防设计审查验收管理到行规定、危险化学品安全管理条例、安全生产许可证条例V、4气象灾害防御条例、E防雷战灾管埋办法3的相关规定.1.1.3 光伏制氢系统的规模应琼合考虑安全、单位产品综公能耗、运昔维护成本，用地规划，车辆运营里程、频次、运营时长，工业生产耗氮需求量，光伏系统发电效率、气候条件等因素，合理计算瓠气消耗量，并根据软气消耗速率，科学设计光伏发电系统、制级系统、陆级系统的规模，氧气询化图1光伏发电-制氢-储氮-加氢系统架构图1.1.4 光伏制乳系统架构应由光伏组件、汇流器、配电网、变压器、变流器、电好槽、乳/氧气分窗装趾、氧气储存海、供氧管路、氧气冷却器、乳气气液分离装置、氮气纯化装置、氯气汇流排、压缩机、缓冲獗、储氮窿、加1机或管路、自动控制及监测系统构成，如图1所示。1.1.5 光伏发电系统最大出力宜大于最大制级负荷。1.1.6 用于氢燃料电池车辆的氮气质盘应符合GB/T37244的规定,用于氢气内燃机或氮气天然气混合燃料车辆的氮气质量应符合GB3634.I和GB/T34537的有关规定.工业用氮气质量应符合GB/T3634.12006的有关规定.1.1.7 2总体布局4.2.1氢能基础设地.特别是加城站，由于其需要靠近用户.其选址设置.应该根据地形、地皎、风向、城市规划、土地利用规划、交通规划、及周边地区人II、居民区分布现状,进行总体布局，有可能造成危险的装置，要充分利用项目所在地的地形地貌、风向、周边环境合理布局，力求把对相邻单位和设施的影响犍少到报小程度.总图方案尽量地到地势平坦、不窝风,与周边设施之间的距离符合相关设计规范的规定。4.2.2选址临近码头设施或涉及影响部分规划港口岸线和港口隔域,可能影响港口运营安全.备要进行深化论证并根据论证结论优化网整选址方案，具体项目在立项阶段应充分征求意见,确保符合安全管理要求。4.2.3设施选址、设计、施工、运行及安全管理，应符合GB50516.GB/T3-1584,GB/Z3I51hGB/Z34583、等有关标准规定。4.24应根据GB50516的要求，不在城市中心区建立一级加氮站规模的光伏发电制级系统，系统直绑近城市道路，但不应设在城市干道的交叉路口冏近。在符合加级站相应安全间距要求的条件卜.，在城区可建设二级、三级加氮站规模的光伏发电制氢系统.4.2.5为了进一步降低高氮能基础设施潜在的安全风险，可以引入科学的分析及管理方法.在项目选址、设计阶段，引入定疑风险分析QRA),生产流程危险与可操作性分析(HAZOP),安全仪表功能SI1.定段分析并设置安全仪表系统(SIS),提升氢能基础设施的安全性。426在当闸工程设计标准规范中，多数情况卜安全施禹的设置只考虑了防火安全距离的要求，对于防爆等还停留在原则要求的层面上,并没有可执行的明确规定.可研究制定相关团体标准.在氢能基础设施的选址评估和安全布局方面，可以参照发达国家经验，并根据GB/T37243£危险化学品生产笠置和偌存设施外部安全防护距离确定方法的规定，推行先进的“定收风险分析(QRA)"方法。通过科学计鸵来检杳、复核规范要求的安全间距俏，确定合理的安全间距，并允许通过增*1安全阻网遮挡措值，解决选址中出现的闲雉.氮气站外部间距建议除应湎足标准规范要求外，也允许枭用定量风险评价方法确定外部安全防护距离.以推进加氢站项目审批、建设和进一步降低项目的潜在安全风险.4.2.7为保障制敏系统的稳定性,电解水制氧系统应1.j配电刈相连.当光伏发电不稳定因素导致制辄效率无法满足当日箭求时，可由汽电网电解水制氧系统补偿氯气供应.4.28可充分利用夜间电网谷底电价补给笈气制密所街电录。429制软、储氢及加氮系统应远肉明火、远离人员密集区域，5能效要求5.1 由电解水制乳系统产生并经加氢系统加入外部车辆的氮气,每千克能耗应不大于60M1.h.5.2 标准测试条件下，光伏发电系统的发电效率应不小205.3 变流器电能输出效率不低于97%。54电解水制现效率不低F90单位氯气宜流电能消耗不大于4.2kW.Nm3055每千克级气的压缩能耗要求见表1所示。氮气经压缩后进入高王储辄皤中的氮气日损失率不大于陶。表1氮气压缩能耗储氮越压强MPa103570压缩能耗(MJAg)1320406技术要求6.1 光伏发电系统技术要求6.1.1 利用空旷区域建造光伏发电系统应符合NB/T11422-2023的规定。利用现有场所建造光伏发电系统时，宜利用空旷M域搭建钢结构顶枷，于段棚匕方安装光伏加件，或在建筑屋顶搭建光伏纲件.6.1.2 根据地域玮度及季节交替合理设置光伏面板倾角。6.1.3 发电系统设计应综合考虑相照、结构、防雨、运维及有关安全防护、安装和运输等因素.6.1.4 安装光伏发电系统时,应进行结构安全、电气安全的校核，并应满足光伏组件所在部位的防火、防水、防雷、防风、防耗等相关规定，6.1.5 1.5光伏发电系统的消防设施应符合D1./T5027的规定，在改建郃位增设光伏发电系统，不得影响消防设施的使用。6.1.6 掬结构光伏发电系统规划设计应进行环境因索、结构强度等方面的资源评估.6.1.7 在新建钢结构安装光伏发电系统应合理规划在建筑群体中的位置,应避免周边环境、景观设施和绿化种机等的投影遮挡光伏组件.618在改建建筑安装光伏发电系统不应降低建筑本身或相邻建筑物的口照标准,6.1 9利用停车棚安装光伏系统时，结构设计、光伏方阵设计、电班选择及敷设、汇源箱、配电箱及发电系统远程监控系统、防雷及接地的配置应符合DB13/T5814-2023车棚用光伏发电系统设计规范3的相关规定.41.10光伏发电系蛟搭建应符合NB/T11422-2023的规定.冷即衣比6.2.1变流器的技术要求应符合GB/T34120-2023的规定.6.2.2电解水制双系统由DC/DC变流器、产履气速率为100Qm'h的电解槽配置部DCJDC变流器DC/DC变流器为绝缘栩双极晶体管IGBT型。6. 2.3需多个IGBT并联、功率单元并联，枭取均流控制措施,防止单个IGBT电流过大而损坏。6.3电解水制氨系统技术要求6. 3.1光伏发电系统生成的电能经汇流器、变流器后输入电解水制处系统。7. 3.2电解水制级工艺宜来用质子交换腴（PHM）电解水技术路线，采用PEY水电解制氢,系统应符合GB/T19774-2005的规定.8. 3.3电解水制乳系统由电解槽、氯气分离器、氧气分随器'乳气洗涤器、氧气洗涤器、乳气冷却器、氧气冷却器、氯气气液分离器、熨气气液分离着、腻液冷却器、碱液循环泵等部件组成,系统结构示意图如图2所示。产品加气氧气分离据据；冷“科）港福环第图2电解水制氢系统结构示意图9. 3.4电解水制氧系统的技术要求应符合CB/T19774t5.1.1.2'5.41.3以及5.1.3和5.2的要求.10. 3.5电解水制氮系统的管路、附件应符合GB/T19774中5.3的要求.11. 3.6电解水制氢系统的电气设备、配战应符合GB/T19774中5.4的要求，12. 3.7电解水制级系统的自动控制及Stt测系统应符合GB/T19774中5.5的要求.13. 3.8每套电解水制氮系统的氮（氧）出气管与氮（班）气总管之间,应设放空管、切阍闺、分析取样阀.14. 3.9设有原料水制备装置，包括原料水箱、原料水泵等.原料水泵出Il压力应与制氮系统工作压力相适应。15. 3.10质子交换服水电解槽水底要求：电导不大于1.OmS/,可氧化物质含量不大于O.OM&1.吸光度不火于0.01,蒸发残渣不大于1.0m1.16. 3.11循环冷却水的水质要求:pH（ft为6.5'8.然黑子含Ift不大于20Omgn.琉酸根含*不大于200w儿.钙离于含量不大于20g1.,佚离子含量不大于lg/1.,离子含量不大于lmg1.,溶解硅酸含fit不大于50mgl.1.3. 12电解水制气过程中形成的副产品一一氧气应通过储存瓶、者路供氧迸行收集或直接利用。6. 4储氢系统设计要求1.4. 1电邮水制履系统制品出的双气经如气汇潮非后进行压练流入低压缓冲短中。6. 4.2低压缓冲解中的氧气经二拨压缩后流入高压出储氮螺中，7. 4.3高压3氢窿的压强规格宜采用20MPa、25MPa.30MPa.35NPa,45MPa.6.4.4储乳容器徽应采用并联布置，设置备川容器域.防止冬器健检修、更换期间无法工作.6.4.5储级容器迸直采用碳纤维维境式不俯钢储乳城.646储氢螺为中、低压，储ft大于或等于100OONm3时,宜采用球形储氢够,储量小于M）OooNm3时,宜采用筒形储氢拚，储氢楙为高压，宜采用筒膨储楙，当氮气储量不大于15ClOm3,可采用大容枳气腌储氢组.6.4.7储氢:装置的储存容St应根据乳气产显、氧气压力等参数确定，符合GB50516的要求.6.5自动控制及监测系统6.5.1电解水制乳系统的自动控制及监测系统应符合GB/T19774中5.5的要求。6.5.2自动控制及监泅系统可实现公交车运营里程测舞井及时进行电网制氮补做6. 5.3安奘独立的安全系统.且在出现异常、故障或失灵时,旎自动触发应急和报警.7安全技术要求6.1 水电解制双系统的氢气排空前，应装设阻火器，乳气阻火器应安装在毒近虱气排空口处，阻火器后的双气管道应采用不锈钢棺材.并设置防雨幅，6.2 水电解制氢系统应设置两路独立的超压联铳保护装置，以保障系统安全运行。6.3 压力泄放装置中的安全网的整定压力为1.05倍'1.1倍工作出力,安全阀应符合GB/T12241的规定.7. 4严格控制处于爆炸危险区的人员数收和停留时间.7. 5储乳系统应尽鼠减少接头和其它可能产生泄漏的潜在危险的数量和火源.7.1 储匆系统不得处于负压状态，7.2 储级系统与加氮间应设置切断网、氮气主管切断阀、吹扫放空装置、紧恁切断阀、加缴软管、加级切断阀。并设置紧急时便于及时切断气派的手动紧急切断阀.7.3 安装火焰报警探测零、/急放散装置（集中放放管上设置阻火器）.氢气系统和设备均应设置弧气吹扫袋置.所有氨气吹扫11前应比置切断内、止I可阀.吹扫氮气中含氧量不得大于0.5%（体枳比）.79安装防静电设施和防雷保护设施，并采用接地措施，8运营维护要求81须建立健全安全管理制度、安全生产货任制度、风险管理体系、事故应急预案，并定期组织应急演练.加氢站安全管理制度、安全操作规租而为张贴在醒目位置,并严格执行.严格落实I险排查和隐患治埋制度，发现加氯站存在事故安全防患的，应当及时采取措施消除.加氧站只能通过加氢机向车辆储乳瓶加氢，禁止向其他容器加瓠，禁止在站外加氢.82针时发气制备、储运、充装、加注各环节，强化安全生产和运营悚作规范学习，加强对操作人员的日常管理、专业技能、企业安全培训和不定期检电。运维人员经过专业培训，取得相关操作证书上饨。如：加丝操作人员需取得气瓶充装证代管理人员取得特种设符安全、所用管理证书等。8.3对氢能制取、检冽、储存、运输高压装备、加级站设备定期开展全面安全检查.分析各种极掂情况下的各种潜在危险风险和故障.对氧气压缩机、储氢篮、加氢机等关键设备设置安全泄压奘置、切断阀、温度、压力、流耻却限报警、停机装祝等安全保护装置，并设置词换吹扫口。储乳税能进行耐压及气密性实脸，并进行周期性设法排查、安全部件校正.84缭能基础设施建设项目在运行过程中,应特别注意运行过程中潜在的泄涮、抑电、火灾、爆炸等危险.氮气生产、储存区域应设置安全警示标志AD备相应品种和数量的消防器材及泄漏应急处理设缸