在“双碳”目标背景下，随着氢能产业高质量发展中长期规划的发布，氢能上升到国家能源战略地位。中石化、国电投、中国能建等央企正积极推动基于风电及光伏发电的大规模电解水制氢项目。将间歇性可再次生产的能源转化为氢能，可实现多种能源跨地域、跨时间优化配置。

  自 20 世纪 60 年代起，中国电解水制氢系统由以常压系统为主慢慢地发展为以压力系统为主。多年来的建设和运行实践证明，碱性电解水制氢系统由以下几部分所组成更为合理：

  水电解槽及其辅助设备、原料水制备装置、碱液制备装置、氢气纯化装置、氢气压缩机、氢气储罐、直流电源、自控装置等。

  大规模电解水制氢系统的主要设备包括电解水制氢装置、氢气纯化装置、氢气压缩机、 储氢罐等。该系统主要设备配置原则为：在充分满足电力供应条件和氢气应用场景的前提下，做到能量消耗少、氢气成本低、运行安全可靠。

  电解槽是电解水制氢系统的核心设备，目前主要有3种电解槽：碱性电解槽、质子交换膜(PEM)电解槽和固体氧化物(SOEC)电解槽。其中，SOEC电解槽的操作温度为650～1000℃，目前还处在示范运行阶段。碱性电解槽和PEM电解槽已经商业化，碱性电解槽在效率、常规使用的寿命和投资所需成本方面具有优势，PEM电解槽在操作压力、负载范围、占地面积方面具有优势。当与可再次生产的能源耦合时，PEM电解槽的负载范围更宽、灵活性更好，但存在成本问题。目前PEM电解槽的投资所需成本下限约为碱性电解槽的2倍，但从长期角度来看，这2种电解槽的成本可能会持平。

  碱性电解水制氢装置制取的氢气纯度一般小于99.9%，通常会按照每个用户用氢情况设置氢气纯化装置。依据我国多年来的电解水制氢系统配置纯化装置的运行经验，既可以多台电解水制氢装置配置1台纯化装置，也可单台配置，对于大规模电解水制氢系统推荐采用多台配置方式。据了解，国内已有5台或更多的电解水制氢装置配置1台纯化装置的系统，更不可思议的是超过10台以上的中小型电解水制氢装置配置1台纯化装置的方式。

  电解水制氢系统如有下述情况之一时应设置氢气压缩机：电解水制氢装置工作所承受的压力低于氢气用户想要的压力；系统按要求设有储氢罐时，应提升氢气压力；采用长输管道对外供氢时，应提高氢气压力以满足沿途和末端的用氢压力等。若电解水制氢系统生产的氢气可能有多种供氢方式时，应经技术经济比较选择2种以上的压力等级配置压缩机。根据容量、压力和氢气纯度状况，氢气压缩机可选用往复式、离心式压缩机，中小容量的高压等级可选用隔膜式压缩机等。

  设置储氢罐既是确保设备稳定运行的措施，又为减少投资、降低氢气成本创造了条件，尤其是对于离网的光伏发电、风电制氢效果更明显。通常，储氢罐压力高于制氢压力、供氢压力，因此设有储氢罐的电解水制氢系统应设有氢气压缩机，并在储氢罐供氢端设有压力调节装置。储氢罐可根据储氢压力要求，配置球形罐、筒形罐。电解水制氢系统的储氢罐总容量应根据具体项目的制氢量及电源的波动性、用氢量或供氢量等的不均衡状况，经技术经济比较后再确定。