一、什么是制氢电源？

制氢电源，又称整流电源，主要功能是把交流电转换为直流电，是电解水制氢系统中不可或缺的部分。制氢电源的直流电转换效率与稳定性，是衡量其性能的重要指标。在电解水制氢系统中，制氢电源成本占比较高，达到20-25%，接近隔膜与电极的成本占比。

制氢电源主要由变压器、整流器、控制及冷却系统构成，其中变压器和整流器实现制氢电源最主要的功能：降压与整流。

二、制氢电源技术发展趋势

趋势一：适应风光电力波动，提升低压转换效率

风光发电受天气影响，其输出功率与电压的波动幅度较大，导致制氢电源常常处于低压下工作，转换效率提升困难。此外，发电功率的不稳定性将在并网时带入过高的谐波，增加了电气设备的损耗与老化。因此，提高低压情形下的转换效率与降低谐波，将是制氢电源重要的迭代方向。

趋势二：电解槽大型化，配套电源功率需提升

目前海内外厂商已经发布了诸多大标方、高功率电解槽。相较于此前电源容量一般不超过6MW，伴随当下电解槽的制氢量迈向3000-4000Nm3/h，所配套的制氢电源功率需达到15MW以上，而未来制氢电源将向20MW级别的规模跨进。制氢系统的大标方趋势推动制氢电源向更高容量迭代，同时也对制氢电源的控制系统和散热能力提出更高的要求。

技术路径：晶闸管VS IGBT

制氢电源的核心功能是将交流电整流为直流电，电流整流的基本原理是利用二极管的单向导电性，将交流电转换为脉冲直流电。目前市场上的制氢电源主要由整流器的技术路径所区分，分为晶闸管制氢电源和IGBT制氢电源。

晶闸管制氢电源是一种以晶闸管为基础，使用数字电路控制晶闸管导通，从而实现整流的电器。晶闸管（Thyristor）是一种开关元件，能在高电压、大电流条件下工作。晶闸管相当于在二极管的基础上增加了控制极（栅极g），并且其工作过程可以通过控制极来人为控制导通。但由于晶闸管可以控制导通但不能关断，所以叫半控型整流器，它依靠电网的关断而关断。

晶闸管制氢电源的优点在于技术成熟且适用于大功率场景，缺点在于有高谐波问题，电力质量较低，需要配备谐波补偿或抗谐波装置，从而导致综合转化效率较低。此外，晶闸管电源响应速度与功率调节速度较慢，不适应新能源电网的高波动性。

绝缘栅双极晶体管制氢电源是一种以绝缘栅双极晶体管（IGBT）与二极管为基础，使用脉冲宽度调制技术（PWM）控制IGBT导通进而控制二极管导通，从而实现整流的电器。IGBT是一种三端半导体开关器件，可用于多种电子设备中的高效快速开关，具备耐高压、导通压降低、开关速度快的特点。相比于晶闸管，IGBT增加了关断功能，因此属于全控型整流器。

IGBT制氢电源具有低谐波、响应速度快，综合转换效率高等优点，被认为是未来的制氢电源替代方案。

晶闸管制氢电源作为传统制氢电源技术成熟、成本较低，且适用于大功率场景，目前在市场占据主要地位，但IGBT电源凭借优异的整流性能和对新能源电网的适配性，已经吸引诸多厂商投入研发和生产，在可见的未来将是主流的制氢电源技术。

但是，针对制氢电源的困境和技术劣势，两种技术路径仍在不断迭代、成长。目前晶闸管电源的主要突破方向是提高电力质量与转换效率，即在增加谐波补偿装置、抗谐波装置的基础上提高转换效率，如通过12脉波-96脉波实现多脉波整流等。而IGBT电源的主要突破方向是适配大功率场景与降本，此外提高低压情形下的转换效率也是IGBT电源的重要发展方向。

三、制氢电源市场规模

随着电解水制氢系统的市场规模快速提升，配套制氢电源需求也大幅扩增。经测算，2024年，国内制氢电源市场规模将达到10亿元，至2030年，市场规模有望接近100亿元。