專家成果：聚力分布式電源與微網(wǎng)領域技術研究，攻關氫電耦合技術方向，參與建設多個微電網(wǎng)示范工程;牽頭建成了全國首個兆瓦級獨立海島智能微電網(wǎng)、首個客戶側(cè)商用的交直流混合微電網(wǎng);獲省部級科技進步獎6項，獲得國家發(fā)明專利授權70項，參與制定多項國際標準、行業(yè)標準。
“先檢查現(xiàn)場設備四遙數(shù)據(jù)鏈路是否正常，再檢查能量管理策略生成情況。”在浙江寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程現(xiàn)場，國家電網(wǎng)有限公司分布式電源和微電網(wǎng)技術實驗室主任趙波帶領團隊成員升級氫電耦合能量管理系統(tǒng)。
此次升級將根據(jù)工程近半年的運行情況，進一步改進系統(tǒng)運行策略，優(yōu)化系統(tǒng)性能。該系統(tǒng)能實現(xiàn)氫能生產(chǎn)至應用全環(huán)節(jié)、全工況的優(yōu)化調(diào)控與安全監(jiān)管，靈活控制電能、氫能、熱能的相互轉(zhuǎn)化。
“在用電低谷采用富余的可再生能源制取氫能，在用電高峰則通過氫能燃料電池發(fā)電，促進新能源電量消納、保障穩(wěn)定供電，為客戶供給氫能、電能、熱能等多種能源。”趙波看來，氫電耦合技術有望成為未來能源系統(tǒng)的重要形態(tài)特征之一。
我國可再生能源電解水制氫及相關燃料電池技術領域起步較晚，氫電耦合技術發(fā)展面臨諸多難題，能量管理技術就是其中之一。“電系統(tǒng)需要短時間尺度的瞬時功率平衡，而氫系統(tǒng)在長時間尺度內(nèi)維持能量平衡即可。因此，需要合理地設置調(diào)控周期，在保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行的同時盡量減少控制損耗。”趙波介紹。
經(jīng)過一次次仿真實驗、討論、修正迭代，趙波確定了控制思路：對于電系統(tǒng)，基于協(xié)調(diào)控制器對電化學儲能實時控制，平抑風電、光伏發(fā)電隨機性帶來的系統(tǒng)波動;對于氫系統(tǒng)，15分鐘進行一次穩(wěn)態(tài)滾動優(yōu)化，同時分鐘級調(diào)整制氫設備與燃料電池的功率，提升系統(tǒng)運行經(jīng)濟性。
“一切實驗室研究都是為了應用于實際。”這是趙波堅持的工作理念。2023年6月，在趙波團隊提供的技術支持下，浙江寧波一家工業(yè)園區(qū)建成了氫電耦合中壓直流微網(wǎng)工程。在完成能量管理分系統(tǒng)調(diào)試，開始全系統(tǒng)聯(lián)調(diào)時，趙波發(fā)現(xiàn)接入設備的數(shù)據(jù)量超過預期，系統(tǒng)數(shù)據(jù)接收功能出現(xiàn)異常。
夜晚的工程現(xiàn)場燈火通明，趙波和團隊成員逐幀排查來自傳感器、底層可編程邏輯控制器、監(jiān)視控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等關鍵環(huán)節(jié)和設備“四遙”鏈路上的40多個通道上千條報文，發(fā)現(xiàn)是數(shù)據(jù)發(fā)送端和接收端的配置參數(shù)不一致導致了系統(tǒng)異常。趙波帶著團隊成員立即修正。天蒙蒙亮時，看到數(shù)據(jù)一切正常，趙波才松了口氣。
“要想實現(xiàn)這一領域的科技自立自強，氫電耦合能量管理系統(tǒng)開發(fā)只是其中一步。”趙波常對團隊成員說。近年來，他和團隊成員走遍了國內(nèi)外相關研究機構(gòu)和示范工程現(xiàn)場，確定了氫電協(xié)同高效供能、優(yōu)化儲能、風險防控3個研究方向。自2019年起，趙波牽頭開展了17項重點課題研究，攻克了參數(shù)優(yōu)化匹配等方面的技術難題，還和高校、設備生產(chǎn)廠家聯(lián)合研制了氫能與電池混合儲能裝置等首臺(首套)設備。依托技術成果，趙波和團隊在臺州、麗水、寧波、杭州等地牽頭建設了適用于海島、農(nóng)村、工業(yè)園區(qū)和產(chǎn)業(yè)基地的氫能綜合利用示范工程。
目前，趙波正帶領團隊開展國內(nèi)首創(chuàng)、國際領先的分布式氫電耦合零碳供能實驗室建設，致力于打造國家電網(wǎng)公司的氫電耦合技術研究與轉(zhuǎn)化“金名片”。
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