T/CAPID00XX-202X水電解制氫的電力電子系統通用技術條件本文件規定了為水電解制氫電解槽提供直流電能的電力電子系統的術語定義、產品類型、基本功能要求、性能要求、保護要求和標志、包裝、運輸等。本文件適用于水電解制氫系統中的電力電子系統，包括整流器（實現AC/DC變換）及直流/直流變換器（實現DC/DC變換），直流輸出電壓不超過1500V。2規范性引用文件下列文件的內容通過文中的規范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T3859.1-2013半導體變流器通用要求和電網換相變流器第1-1部分：基本要求規范GB/T4208-2017外殼防護等級（IP代碼）JB/T4276-1999變流器產品包裝技術條件GB/T4798.3電工電子產品應用環境條件第3部分：有氣候防護場所固定使用GB/T5226.1-2019機械電氣安全機械電氣設備第1部分：通用技術條件GB/T12325-2008電能質量供電電壓偏差GB/T12326-2008電能質量電壓波動和閃變GB/T12747.2-2017標稱電壓1000V及以下交流電力系統用自愈式并聯電容器GB/T13384-2008機電產品包裝通用技術條件GB/T13422-2013半導體變流器電氣試驗方法GB/T14549-1993電能質量公用電網諧波GB/T15291-2015半導體器件第6部分：晶閘管GB/T15543-2008電能質量三相電壓不平衡GB/T16935.1-2008低壓系統內設備的絕緣配合第1部分：原理、要求和試驗GB/T17626.2-2018電磁兼容試驗和測量技術靜電放電抗擾度試驗GB/T17626.3-2016電磁兼容試驗和測量技術射頻電磁場輻射抗擾度試驗GB/T17626.4-2018電磁兼容試驗和測量技術電快速瞬變脈沖群抗擾度試驗GB/T17626.5-2019電磁兼容試驗和測量技術浪涌（沖擊）抗擾度試驗GB/T17626.6-2017電磁兼容試驗和測量技術射頻場感應的傳導騷擾抗擾度GB17799.4-2022電磁兼容通用標準第4部分：工業環境中的發射GB/T18293-2001電力整流設備運行效率的在線測量GB/T19774-2005水電解制氫系統技術要求GB/T20641-2014低壓成套開關設備和控制設備空殼體的一般要求GB/T21714.1-2015雷電防護第一部分：總則GB/T24566-2009整流設備節能監測T/CAPID00XX-202XGB/T30137-2013電能質量電壓暫降與短時中斷GB/T34120-2017電化學儲能系統儲能變流器技術規范GB/T34542.1-2017氫氣儲存輸送系統GB50343-2012建筑物電子信息系統防雷技術規范3術語和定義GB/T3859.1界定的術語和定義適用于本文件。3.1水電解制氫的電力電子系統PowerElectronicsSystemforElectrolyticHydrogenProduction在水電解制氫系統中，電力電子系統包括整流器（實現AC/DC變換）及直流/直流變換器（實現DC/DC變換），直流輸出電壓不超過1500V。3.2水電解制氫整流器rectifierforhydrogenproductionbywaterelectrolysis在水電解制氫系統中，將交流電能轉換為直流電能為電解槽供電的電力電子變換器。3.3水電解制氫直流/直流變換器DC/DCconverterforhydrogenproductionbywaterelectrolysis在水電解制氫系統中，將一種電壓等級的直流電能轉換為另一種電壓等級的直流電能，為電解槽供電的電力電子變換器。3.4轉換效率conversionefficiency水電解制氫整流器和水電解制氫直流/直流變換器的轉換效率為其所有輸出有功功率之和與所有輸入有功功率之和的比值，用百分數表示。3.5輸出直流電壓控制模式DCoutputvoltagecontrolmode指水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器的輸出直流電壓的控制方法，在設計的電壓范圍內，通過控制器穩定控制變換器的輸出電壓等于其指令值。3.6輸出直流電流控制模式DCoutputcurrentcontrolmode指水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器的輸出直流電流的控制方法，在設計的電流范圍內，通過控制器穩定控制變換器的輸出電流等于其指令值。3.7輸出直流功率控制模式DCoutputpowercontrolmode指水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器的輸出直流功率的控制方法，在設計的功率范圍內，通過控制器穩定控制變換器的輸出功率等于其指令值。3.8電壓控制精度voltagecontrolprecision水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器工作在輸出直流電壓控制模式時，其輸出直流電壓在其標稱輸出范圍內任一數值上保持穩定時，電壓指令值與其實際輸出電壓的差值絕對值與變換器標稱輸出電壓最大值之間的比值，用百分比表示。3.9T/CAPID00XX-202X電流控制精度currentcontrolprecision水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器工作在輸出直流電流控制模式時，其輸出直流電流在其標稱輸出范圍內任一數值上保持穩定時，電流指令值與其實際輸出電流的差值絕對值與變換器標稱輸出電流最大值之間的比值，用百分比表示。3.10功率控制精度powercontrolprecision水電解制氫整流器或水電解制氫直流/直流變換器工作在輸出直流功率控制模式時，其輸出直流功率在其標稱輸出范圍內任一數值上保持穩定時，功率指令值與其實際輸出直流功率的差值絕對值與變換器標稱輸出功率最大值之間的比值，用百分比表示。3.11諧波電流含有率harmonicratioofcurrent水電解制氫整流器交流輸入端電流中含有的h次諧波的方均根值與基波分量的方均根值之比，用百分數表示。3.12總諧波電流畸變率totalharmonicdistortionofcurrent水電解制氫整流器交流輸入端電流中諧波含量的方均根值與基波分量的方均根值之比，用百分數表示。3.13交流母線諧波電壓含有率harmonicratioofACbusvoltage水電解制氫整流器輸入端所連接的交流母線電壓中含有的h次諧波的方均根值與基波分量的方均根值之比，用百分數表示。3.14交流母線總諧波電壓畸變率totalharmonicdistortionofACbusvoltage水電解制氫整流器輸入端所連接的交流母線電壓中諧波含量的方均根值與基波分量的方均根值之比，用百分數表示。4分類4.1按冷卻方式分類按冷卻方式可分為：——風冷型；——水冷型。4.2按隔離類型分類按隔離類型可分為：——隔離型變換器；——非隔離型變換器。4.3按制氫系統母線形式與變換器類型分類T/CAPID00XX-202X4按制氫系統母線形式與變換器類型可分為：——整流器供電：制氫系統采用交流母線提供主要功率時，水電解制氫整流器為電解槽供電；——直/直變換器供電：制氫系統采用直流母線提供主要功率時，水電解制氫直流/直流變換器為電解槽供電。5正常工作條件5.1環境條件水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器和水電解制氫直流/直流變換器運行的環境要求如下：a）工作環境溫度（設備周圍環境）：常溫型—20℃~+45℃,低溫型—30℃~+45℃;b）工作環境濕度（相對濕度）：≤95%，無凝露；c）海拔高度：≤2000米，應用于2000米以上的環境，應與制造商協商；d）工作環境應無劇烈震動及沖擊。6基本功能要求6.1通用要求水電解制氫整流器的交流輸入端直接連接交流電力系統，或交流輸入端通過變壓器連接交流電力系統，水電解制氫整流器的直流輸出端連接電解槽。水電解制氫直流/直流變換器的直流輸入端直接連接直流電力系統，直流輸出端連接電解槽。6.2溫升水電解制氫的電力電子系統在額定運行條件下，待各元件熱穩定后，各部件和部位的極限溫升限值應符合表1的要求。表1水電解制氫的電力電子系統極限溫升值K主電路半導體器件與導體連接處及其它發熱元器件與導體搭6.3通信及人機交互功能T/CAPID00XX-202X水電解制氫的電力電子系統應設置本地通信接口，通信接口應具有固定措施，以確保其連接的有效性。通信接口電磁兼容應符合要求，并易于組成網絡，通信可選用RS485、光纜、PLC電力載波、以太網和無線等多種方式進行通信，應支持多種常見的工控通訊協議，如MODBUSRTU、MODBUSTCP、PROFIBUS、PROFINET等?？赏ㄟ^通信接口遠程監視水電解制氫的電力電子系統的運行狀態，控制其輸出功率及啟停等功能。水電解制氫的電力電子系統應設有觸摸屏、指示燈、按鈕和蜂鳴器等告警或人機操控界面。運行時，操作人員可以使用觸摸屏和按鈕完成人機交互，并能通過觸摸屏完成系統參數設置、數據和狀態顯示等功能。6.4硬接線功能水電解制氫的電力電子系統應具備硬接線控制與反饋功能。外部應使用干節點和4mA～20mA電信號接入電力電子系統的硬接線控制，電力電子系統的硬接線反饋也應使用干節點和4mA～20mA信號反饋。硬接線控制應包含：開機/關機、緊急停車、電流模式選擇、電壓模式選擇、4mA～20mA電流控制電信號、4mA～20mA電壓控制電信號。硬接線反饋應包含：運行/關機反饋、告警反饋、故障反饋、4mA～20mA電流反饋電信號、4mA～20mA電壓反饋電信號。6.5軟啟動功能為了減小啟動時的沖擊電流，水電解制氫的電力電子系統在接收到允許啟動的信號后，需具備軟啟動功能，軟啟動的時間在0-200s范圍可調。6.6緊急停機功能水電解制氫的電力電子系統應具備緊急停機功能，具備由制氫系統安全聯鎖信號切斷制氫整流器或直流/直流變換器的輸入端與系統母線的電氣連接功能，或切斷電力電子系統的直流輸出端與電解槽的電氣連接功能。水電解制氫的電力電子系統應在便于操作處安裝緊急停機按鈕。若水電解制氫的電力電子系統由多個子單元組成，且多個子單元安裝有緊急停機按鈕時，操作任意緊急停機按鈕均能使水電解制氫的電力電子系統實現緊急停機功能。6.7防雷保護水電解制氫的電力電子系統應滿足GB50343所規定的A級防護標準或滿足GB/T21714中的規定和要求。6.8防護等級水電解制氫的電力電子系統的防護等級一般應滿足IP44（水冷系統）或IP32（風冷系統）。6.9噪聲額定運行條件下，水電解制氫的電力電子系統的噪聲應小于等于80dB，關閉柜門在距離柜體1m的范圍內測量，區分風冷和液冷的噪聲等級，引用相關的噪聲測量標準。7性能要求7.1最小轉換效率T/CAPID00XX-202X水電解制氫的電力電子系統，包括制氫整流器和制氫直流/直流變換器的最小轉換效率是指在其工作范圍內轉換效率最小值。在額定工作點，全控型電源功率效率不應低于97%；非全控型制氫電源功率效率不應低于98%。7.2直流輸出側性能7.2.1直流輸出控制模式水電解制氫的電力電子系統，包括制氫整流器和制氫直流/直流變換器應具備直流電流控制模式，直流電壓控制模式和直流功率控制模式。7.2.2直流輸出調節范圍水電解制氫的電力電子系統，包括制氫整流器和制氫直流/直流變換器的最大輸出直流電壓應大于等于電解槽的最大工作電壓，并在0V至電解槽最大工作電壓的范圍內連續可調。水電解制氫的電力電子系統，包括制氫整流器和制氫直流/直流變換器的最大輸出直流電流應大于等于電解槽的最大工作電流，并在0A至電解槽最大工作電流的范圍內連續可調。水電解制氫的電力電子系統，包括制氫整流器和制氫直流/直流變換器的最大輸出直流功率應大于等于電解槽的最大工作功率，并在0W至電解槽最大工作功率的范圍內連續可調。7.2.3直流輸出電壓控制精度水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流輸出電壓控制精度應不低于1%。7.2.4直流輸出電流控制精度水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流輸出電流控制精度應不低于1%。7.2.5直流輸出功率控制精度水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流輸出功率控制精度應不低于1%。7.2.6直流電壓紋波峰峰值水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流電壓紋波峰峰值應不大于3%。7.2.7直流電流紋波峰峰值水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流電流紋波峰峰值應不大于3%。7.2.8直流電壓紋波有效值水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流電壓紋波有效值應不大于1%。7.2.9直流電流紋波有效值水電解制氫的電力電子系統正常運行時，直流電流紋波有效值應不大于1%。7.3交流輸入側性能7.3.1電能質量7.3.1.1諧波和波形畸變T/CAPID00XX-202X水電解制氫整流器正常運行時，標準電壓為0.38kV、基準短路容量10MVA時，注入公共連接點的總諧波電流畸變率限值為5%，單次諧波電流含有率限值應符合表2的要求。表2水電解制氫整流器的交流電流諧波含有率限值當系統交流母線僅連接水電解制氫設備，且水電解制氫整流器正常運行時，交流母線電壓的總諧波電壓畸變率限值和單次諧波電壓含有率限值應符合表3的要求。表3交流母線電壓總諧波畸變率和單次諧波含有率限值7.3.1.2交流母線電壓諧波適應性交流母線電壓諧波應符合GB/T14549的規定。在GB/T14549規定的交流電壓諧波范圍內，整流器應能正常運行，電壓諧波超出該限制范圍的，整流器可以停機。7.3.1.3基波功率因數整流器正常運行條件下，在額定輸出功率時其基波功率因數不應低于0.92（超前或滯后）；當輸出功率不低于額定輸出功率的30%時，基波功率因數應不低于0.9（超前或滯后）。基波功率因數（cosφ1）的計算公式應按公式（1）計算：cosφ1=P/S1式中：P——整流器有功功率；Qin——整流器基波表現功率；7.3.1.4三相電流不平衡度整流器正常運行時，負序電流不平衡度不應超過2%，短時不應超過4%。負序電流不平衡度應按公式（2）計算：式中：1——三相電流的正序分量方均根值T/CAPID00XX-202X2——三相電流的負序分量方均根值7.3.1.5直流分量整流器正常運行時，向交流母線饋送的直流電流分量應不超過其交流最大輸入電流的0.5%。7.3.2電壓適應性根據并/離網制氫的不同場景，整流器的交流母線電壓應適應不同的電壓范圍。在并網制氫場景中，整流器在其電網接入點電壓在0.9UN~1.1UN范圍之間時，應能繼續正常運行，超出該范圍時，整流器可以停機。在離網制氫場景中，對于整流器的電壓適應性不作強制性規定，可根據制氫項目現場實際情況，發電單元變流器、儲能單元變流器、制氫單元變流器及繼保廠家等多方進行約定，進一步放寬交流母線電壓幅值范圍，例如可放寬至0.85UN~1.1UN等，避免離網制氫系統中各單元由于觸發電壓幅值保護頻繁停機。7.3.3頻率適應性根據并/離網制氫的不同場景，整流器的交流母線電壓頻率應適應不同的頻率范圍。在并網制氫場景中，整流器在其電網接入點電壓頻率在49.5Hz~50.5Hz范圍之間時，應能繼續正常運在離網制氫場景中，對于整流器的頻率適應性不作強制性規定，可根據制氫項目現場實際情況，發電單元變流器、儲能單元變流器、制氫單元變流器及繼保廠家等多方進行約定，進一步放寬交流母線電壓頻率范圍，例如可放寬至48Hz~52Hz等，避免離網制氫系統中各單元由于觸發頻率保護頻繁停機。7.4直流輸入側性能水電解制氫直流/直流變換器在其輸入側直流母線電壓在0.9UN~1.1UN范圍之間時，應能繼續正常運行，超出該范圍時，直流/直流變換器可以停機；或在離網制氫場景中，對于水電解制氫直流/直流變換器的輸入電壓適應性不作強制性規定，可根據制氫項目現場實際情況，發電單元變流器、儲能單元變流器、制氫單元變流器及繼保廠家等多方進行約定，進一步放寬直流母線電壓范圍，例如可放寬至0.85UN~1.1UN等，避免離網制氫系統中各單元由于觸發電壓幅值保護頻繁停機。7.5電磁兼容水電解制氫的電力電子系統的靜電放電抗擾度應滿足GB/T17626.2的要求；射頻電磁場輻射抗擾度應滿足GB/T17626.3的要求；電快速瞬變脈沖群抗擾度應滿足GB/T17626.4的要求；浪涌（沖擊）抗擾度應滿足GB/T17626.5的要求；射頻場感應的傳導騷擾抗擾度應滿足GB/T17626.6的要求；工業環境中的發射應滿足GB17799.4的要求。8保護要求8.1故障保護出現故障時，水電解制氫的電力電子系統應能通過采取以下措施對故障進行快速檢測、識別及定位：a）查詢上位機的信息顯示單元。b）觀察模塊上的故障信號顯示燈。c）專用的故障診斷工具軟件。8.2輸入側過/欠壓保護T/CAPID00XX-202X水電解制氫整流器或直流/直流變換器的輸入電壓的幅值(有效值)大于最大工作電壓或小于最小工作電壓時，整流器或直流/直流變換器能夠識別異常并發出報警，自動停機保護。8.3交流過頻/欠頻保護水電解制氫整流器的交流電壓頻率大于最大工作頻率或小于最小工作頻率時，整流器能夠識別異常并發出告警，自動保護停機。8.4交流缺相保護水電解制氫整流器的交流輸入缺相時，整流器能夠識別異常并發出告警，保護停機，正確連接后整流器應能正常運行。8.5直流過電壓保護水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器或直流/直流變換器的直流輸出電壓大于最大工作電壓時，能夠識別異常并發出告警，保護停機。8.6直流過電流保護水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器或直流/直流變換器的直流輸出電流大于最大工作電流時，能夠識別異常并發出告警，保護停機。8.7短路保護水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器或直流/直流變換器應能識別出輸出端短路的情況，當設備處于恒壓工作模式時，輸出短路，短路電流能被自動限定在額定值范圍內；當設備處于恒流工作模式時，輸出短路，短路電流在額定值范圍內應可調。當短路電流值超限或無法控制時，應即刻停機進入保護狀態。8.8通訊故障保護水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器或直流/直流變換器的通信裝置無法正常通信或校驗碼錯誤時，應能停機并發出通信故障報警。8.9冷卻系統故障保護水電解制氫的電力電子系統，包括水電解制氫整流器或直流/直流變換器應能識別冷卻系統的故障（如水冷散熱裝置的水壓力過大），并即刻停機進入保護狀態。（冷卻水系統連鎖保護）8.10過溫保護當水電解制氫整流器或直流/直流變換器內的電力電子器件、電抗器等關鍵器件的溫度超過設定值時，相應的過熱指示燈亮。當整流器或直流/直流變換器采用模塊化構成方式時，發生過熱的模塊應停機，其他模塊繼續保持運行。9標志、包裝、貯存和運輸9.1標志9.1.1產品標志T/CAPID00XX-202X水電解制氫整流器或直流/直流變換器的適當位置應有銘牌，內容如下：a）產品名稱。b）產品型號。產品型號中應包含產品名稱代號、產品分類編號和設計序列號信息。c）技術參數：1)額定輸入電壓（V）；2)額定