《可再生能源制氢工程设计规范》（征求意见稿）.docx

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1、ICS27.180F19DB61省地方标准DB61TXXXXXXXX可再生能源制氢工程设计规范Codefordesignofrenewables-to-hydrogenprojects（征求意见稿）20XXXXXX 实施20XXXXXX发布陕西省市场监督管理局目次前言III1范围12规范性引用文件13术语和定义14基本规定15水电解制氢系统15.1 一般规定15.2 工艺系统35. 3设备选择46储存系统76. 1一般规定76.2工艺系统86.3设备选择106.4工艺布置147可再生能源供电系统151.1 一般规定151.2 可再生能源容量配比151.3 接入系统161.4 4电气主接线171

2、.5 变压器171.6 6功补偿181.7 站用电系统181.8 配电装置181.9 过电压保护和接地191.10 电缆选择与敷设191.11 电气二次191.12 电气二次197. 13通信218仪表与控制系统217.1 一般规定217.2 自动化水平217.3 控制方式及控制室218. 4检测与仪表238. 5报警248.1 控制系统268.2 控制电源268.3 仪表导管、电缆及就地设备布置269给排水系统及消防2610建筑结构261.1 1一般规定261.2 抗震设计271.3 建筑设计271.4 地基与基础291.5 建（构）筑物结构2911暖通风及空调系统2912环境保护与水土保持

3、2913劳动安全与职业卫生3013.1 一般规定3013.2 职业安全3013.3 职业卫生30图1典型压力型碱性水电解制氢系统2图2典型压力型质子交换膜水电解制氢系统2图3可再生能源制氢站综合能源管理系统框架结构20表1制氢系统能效等级3表2碱性水电解制氢系统原料水水质3表3碱性水电解制氧系统电解液品质要求3表4质子交换膜水电解槽水质要求3表5循环冷却水的水质要求4表6设备、建筑物平米平面布置的防火间距（Oi）6表7液氢容器与建筑物、构筑物等的防火间距7表8制氢装置报警优先级分布25表9建（构）筑物的安全等级划分27表10火灾危险性分类27表11防火间距（In）27表12地基基础设计等级29

4、本文件按照GB/T1.1-2020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由陕西省能源局提出并归口。本文件起草单位：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安隆基氢能科技有限公司，华陆工程科技有限责任公司，西安交通大学。本文件主要起草人：可再生能源制氢工程设计规范1范围本文件规定了陕西省可再生能源制氢工程设计原则和方法。本规范适用于陕西省可再生能源发电制氢工程的设计。2规范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,注日期的引用文件,仅该日期对应的版本适用

5、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）适用于本文件。3术语和定义3. 1可再生能源电力制氢HydrogenproductionfromrenewabIeenergy使用风能、太阳能、水能等可再生能源所发电力接入电解槽水电解制氢，并通过储氢罐设备存储为用氢用户提供氢能的过程。3.2水电解制氢Hydrogenproductionbyelectrolysisofwater在充满电解液的电解槽中通入直流电，水分子在电极上发生电化学反应，分解成氢气和氧气，并通过储氢罐设备存储为用氢用户提供氢能的过程。4基本规定4.1 可再生能源制氢设计应符合国家法律、法规及节约能源、保护环境等相关

6、政策要求。4.2 可再生能源制氢设计应积极应用经运行实践或工业试验证明的先进技术、先进工艺、先进材料和先进设备。4.3 可再生能源制氢工程所在区域应有稳定、可靠、持续的可再生能源获得量。4.4 可再生能源制氢工设计的前应收集所在地区气象、地质、水文、电力和供水等有关基础资料4.5 可再生能源制氢设计应贯彻节约集约用地的原则，合理利用当地资源条件，根据工程所在区域总体规划，并宜留有改建、扩建余地。4.6 可再生能源制氢工程的扩建和改建设计应结合原有总平面布置、原有生产系统的设备布置、原有建筑结构和运行管理经验等方面的特点统筹考虑。4.7 水电解制氢系统的类型，应按下列因素确定：a）氢气站的规划规

7、模。b）当地氢源状况，制氢用原料及电力的供应状况。C）用户对氢气纯度及其杂质含量、压力的要求。d）用户使用氢气的特性，主要包括负荷变化情况、连续性要求等。e）制氢系统的技术经济要求、特性。f）工程所在地生态环境、消防、劳动安全和职业卫生、交通运输的要求。5水电解制氢系统5.1.1 水电解制氢系统的主体设备为水电解槽，典型压力型碱性水电解制氢系统，由碱性水电解槽、气液处理单元、压力检测单元、氢气纯化单元、氧气纯化单元、氢气罐、氧气罐组成，见图1;典型压力型质子交换膜水电解制氢系统由碱性水电解槽、气液处理单元、压力检测单元、氧气干燥单元、氧气干燥单元、氢气罐、氧气罐组成，见图2。图1典型压力型碱性

8、水电解制氢系统图2典型压力型质子交换膜水电解制氢系统5.1.2 水电解制氢系统工作条件应符合下列规定：制氢系统所处的场所爆炸危险区域等级范围划分应符合GB50177和GB50058的有关规定，电气设施的设防等级应为1区。碱性水电解制氧系统电解槽的工作温度宜为80C5C,质子交换膜水电解制氧系统的工作温度宜为60C5Co5.2.1.1碱性水电解制氢系统应符合下列规定：a）设置压力调节装置，以维持水电解槽出口氢气与氧气之间的压力差值，宜小于0.5kPa.b）每套水电解制氢装置的氢出气管与氢气总管之间、氧出气管与氧气总管之间，应设放空管、切断阀和取样分析阀。c）水电解制氢系统应设有原料水制备装置，主

9、要包括原料水箱、原料水泵。原料水泵出口压力应与制氧系统工作压力相适应。d）水电解制氢系统设有碱液配制、回收装置。电解槽入口应设碱液过滤器。5.2.1.2质子交换膜水电解制氢系统应符合下列规定：a）每套水电解制氧装置的氢（氧）出气管与氢（氧）气总管之间，应设放空管、切断阀和分析取样阀；b）设有原料水制备装置，包括原料水箱、原料水泵等；原料水泵出口压力应与制氢系统工作压力相适应。5.2.1.3水电解制氢系统的电能消耗应符合下列规定：a）水电解制氢系统应符合GB/T19774的规定；b）制氢系统能效等级应按表1划分为3级，各级制氢系统单位能耗值不应低于表1的规定。表1制氢系统能效等级制氢系统类型能效

10、等级制氢系统单位能耗kWhmj制氢系统能耗值%小型(60m7h)14.57924.87435.169大型060m7h)14.38224.67734.9725.2.1.4碱性水电解制氢系统原料水水质应符合表2的规定。碱性水电解制氢系统采用的氢氧化钾或氢氧化钠应符合GB/T2306及GB/T629的有关规定。表2碱性水电解制氢系统原料水水质名称单位指标电导率(25C)mS/m1铁离子含量mg/L1.0氯离子含量mg/L2.0悬浮物mg/L1.05.2.1.5碱性水电解制氢系统运行中，碱性水电解制氧系统电解液品质要求应符合表3的规定。表3碱性水电解制氢系统电解液品质要求名称单位指标浓度a%27-32

11、CO含量mg/L100铁离子含量mg/L3注：a为浓度为采用KOH水溶液时。5.2.1.6质子交换膜水电解槽水质要求宜符合表4的规定。表4质子交换膜水电解槽水质要求名称单位指标电导率（25。C）mS/m0.IO可氧化物质含量（以0计）mg/L0.08吸光度（254nm,Icm光程）0.01蒸发残渣(105C2Omg/L1.0可溶性硅（以SiO：计）mg/L0.025.2.1.7冷却水的水压宜为0.15MPa0.35MPa。循环冷去表5循环冷却水的水质生U水的水质应符合表5的规定。目求名称单位指标pH(25oC)6.58.0氯离子含量mg/L200硫酸根含量mg/L200钙离子含量mg/L200

12、铁离子含量mg/L1.0离子含量mg/L1.0溶解硅酸含量mg/L505.2.1.8水电解制氢系统安全设施设计应符合下列规定：a）水电解制氢系统的氢气排空口前，应装设阻火器。b）阻火器的结构可采用砾石型、铜丝网型和波纹型。c）氢气阻火器应安装在靠近氢气排空口处。阻火器后的氢气管道应采用不锈钢管材，并设置防雨帽。d）水电解制氢系统应设置两路独立的超压联锁保护装置，以保障系统安全运行。e）在制氢系统箱体内排放的气体应该引到室外指定区域排放。f）压力泄放装置中安全阀的整定压力为1.05倍1.1倍工作压力，安全阀应符合GB/T12241的规定。5.3设备选择5.3.1主要设备5.3.1.1水电解槽5.

13、3.1.1.1水电解槽水电解制氢装置的型号、容量和台数，应经技术经济比较后确定。5.3.1.1.2水电解槽是水电解制氢系统的主体设备，它的性能参数将决定水电解制氢的技术性能。水电解槽的性能参数、结构设计应以降低单位氧气的电能消耗、减少制造成本、延长使用寿命为基本要求。应合理选择水电解槽的结构形式、电解小室及隔膜的构造、涂层和材质。5.3.1.1.3水电解槽的氢气生产能力、纯度和杂质含量应按制造厂家的企业标准和用户的要求协商确定。5.3.1.1.4水电解槽电解小室的电极材质、涂层或催化剂等应根据电解槽类型/工作参数等因素确5.3.1.1.5当氢气站的供电电源波动或不连续时宜优先采用质子交换膜水电

14、解制氢装置。质子交换膜水电解槽中“电解小室”的极板基材宜采用钛板。负极侧可采用金属伯作为催化剂，正极侧可采用钉钺合金或他们的氧化物或混合物作为催化剂。5.3.1.1.6质子交换膜水电解槽以质子交换膜作为电解质，质子交换膜应具有足够化学稳定性以及质子交换能力，并保证足够的机械强度和热稳定性，一般要求膜材料致密不透气，厚度为150um250mo5.3.1.1.7密封垫片的选择应确保水电解槽在工作状态不渗漏，并能承受槽体开、停车时的工作状态变化。5.3.1.2压力容器5.3.1.2.1压力容器的材料、设计、制造、检验和验收应符合TSG21和GB/T150的相关规定。5.3.1.2.2各类压力容器的材质选择，应充分考虑该容器氢侧和氧侧不同的使用要求和运行状态。5.3.1.3箱体5.3.1.3.1箱体内电气隔间应始终相对大气保持不小于5Pa的正压，并应根据箱体内部正压值、箱体的体积等确定排气量。5.3.1.3.2电气隔间与制氢隔间之间应采用无孔、洞的隔板分隔，当必须要穿孔时应在箱体底部开孔