中國儲能網(wǎng)訊：7月1日，記者乘坐杭州至寧波的高鐵，在與國網(wǎng)寧波供電公司互聯(lián)網(wǎng)辦公室的葉夏明博士匯合后，馬不停蹄地趕往寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程施工現(xiàn)場。
這項示范工程是國家電網(wǎng)首個氫能國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”重點專項項目的配套示范工程，已于今年5月25日開工建設。
國家重點研發(fā)計劃主要針對事關產(chǎn)業(yè)核心競爭力、整體自主創(chuàng)新能力和國家安全的戰(zhàn)略性、基礎性、前瞻性重大科學問題、重大共性關鍵技術和產(chǎn)品，其中重點專項是國家重點研發(fā)計劃組織實施的載體，聚焦國家重大戰(zhàn)略任務，從基礎前沿、重大共性關鍵技術到應用示范進行全鏈條創(chuàng)新設計、一體化組織實施。
目前工程進展如何，讓我們一探究竟。
從寧波市區(qū)出發(fā)往北，經(jīng)過郁郁蔥蔥的田園，駛入慈溪濱海經(jīng)濟開發(fā)區(qū)。45分鐘車程后，我們在110千伏雁門變電站東側的工地門口下車。只見一輛大型吊機正緩慢駛入施工現(xiàn)場，工地前的大道上四五秒就有大型重卡呼嘯而過。
“咚咚咚……”占地19畝的工程現(xiàn)場內，高聳入云的打樁機發(fā)出有節(jié)奏的打樁聲，響徹工地上空?！澳壳肮こ烫幱谕两ㄊ┕るA段，現(xiàn)場一共要打200多枚樁基?！比~夏明指著工地上堆放的水泥樁基介紹道，“我們已完成微網(wǎng)集控樓和消防水池的樁基施工，并開展了靜載試驗。同步我們還在做氫能廠房的樁基施工工作?！痹诠さ貣|北角，有一些巨大的石塊交錯疊放著，目測高達5米?！斑@些巨石下面就是已完成施工的樁基，它們需要承受140噸重量的靜載試驗，以測試它們的承載能力和沉降水平，確保將來樓里的交直流換流器等設備安全、穩(wěn)定運行。”
看著只有樁基，沒有建筑本體，基本還是一片空地的現(xiàn)場，項目還能按計劃在年底建成嗎？我不禁表達了擔憂?！拔覀兊古庞媱?，施工計劃已經(jīng)明細到天了?！彪S行的施工單位項目負責人王益濤說。
從國重氫能項目立項到今年5月25日配套示范工程正式開工，期間有可研、初設、安評、環(huán)評、施工出圖、政府層層審批等大量前期工作。工程相關的10多家單位，用了一年半的時間，完成了常規(guī)需要三年的工作。
工程效果圖
從工地出來，葉夏明指著圍墻上的工程效果圖介紹說：“現(xiàn)場的東面是微網(wǎng)集控站，中間是氫能設備站，南面是加氫站，西面是儲能站。工程利用周邊豐富的屋頂光伏以及風電資源，采用質子交換膜技術電解水制氫，提高制氫效率，降低制氫成本。制取的氫氣能夠直接供終端用戶使用，可滿足每日10輛氫能燃料電池大巴加氫、50輛純電動汽車直流快充需求；制取的氫氣還能用來存儲電能，在電網(wǎng)故障時通過燃料電池技術為電網(wǎng)提供應急支撐。”
隨后，我們來到工程項目部，在掛著“臨時黨支部”門牌的會議室內，葉夏明的同事們正通過“i國網(wǎng)”app召開線上會議。國網(wǎng)浙江電科院章雷其博士出現(xiàn)在投影屏幕上，介紹著氫能綜合管理系統(tǒng)研發(fā)、工程裝備研制等工作：“考慮到工程系統(tǒng)復雜性，電科院正在按照1比1模式構建工程的數(shù)字模型，提前對工程的穩(wěn)定控制、能量管理策略等做全面測試?！?
章雷其博士是國網(wǎng)浙江電科院分布式電源與微電網(wǎng)控制技術實驗室氫電耦合團隊成員，該團隊自2019年開始氫能相關技術攻關工作，目前正在開展氫能支撐的可離網(wǎng)型風/光/儲/氫燃料電池直流互聯(lián)系統(tǒng)相關關鍵技術攻關。
分布式電源與微電網(wǎng)控制技術實驗室
通過視頻連線，章雷其拿著一疊設計圖向我介紹：“目前工程的核心裝備和系統(tǒng)正在研發(fā)階段，預期將取得多方面的突破，如適應寬功率波動范圍的PEM電解制氫系統(tǒng)，高效PEM燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)，多端口直流變換器等，實現(xiàn)示范工程核心裝備100%國產(chǎn)化，有效提升我國可再生能源與氫能行業(yè)的整體技術水平?！?
我對電解制氫的印象還停留在學生時代課本中的電解示意圖，于是提出想看看此類工程應用的制氫裝置到底是什么樣的。章雷其翻出據(jù)說當天“新鮮到貨”的制氫裝置照片，解釋道，“制氫裝置目前仍在測試階段，這個裝置是為了適應風、光等新能源發(fā)電波動性大的特點而專門研制的，可適應寬功率波動范圍，當新能源發(fā)電出現(xiàn)大幅波動時，制氫裝置也能穩(wěn)定工作，將波動電能穩(wěn)定地轉換為氫能。”
氫電耦合團隊成員正在討論工程燃料電池的研制進展情況
當我提出想再看看其他裝置時，卻被告知還在研制階段。章雷其先給我看了下車用的氫燃料電池，他介紹說，“目前國內氫燃料電池大多數(shù)為車用，應用場景還較為單一。在氫電轉化設備方面，項目團隊正在研制可以滿足清潔供能要求的高效燃料電池熱電聯(lián)供系統(tǒng)，既可供電也可供熱，拓展氫燃料電池在分布式供能領域的應用，并且氫-電熱轉化效率可以與國際先進水平相媲美?！?
章雷其隨手拿起一根手機充電線，比劃起來，“在電能變換設備方面，由于傳統(tǒng)的變換器，就像這根充電線，僅能實現(xiàn)兩端交互。例如要將分布式電源產(chǎn)生的電一部分用于制氫，一部分通過儲能進行存儲，需使用2個傳統(tǒng)變換器才可實現(xiàn)。項目團隊正在研制多端口變換器，可實現(xiàn)分布式電源、制氫及燃料電池系統(tǒng)、電化學儲能系統(tǒng)的三端能量傳輸，有效提高能量變換效率。”
章雷其指著研發(fā)界面介紹起了工程系統(tǒng)。在控制系統(tǒng)方面，項目團隊正在研發(fā)氫電耦合能量管理系統(tǒng)以及直流微網(wǎng)協(xié)調控制系統(tǒng)。前者相當于整個工程的“智慧大腦”，可實現(xiàn)工程中不同設備、不同能流的最優(yōu)管理與最優(yōu)調度；后者主要用于直流微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。通過兩者配合，可以保障微網(wǎng)在多種模式下的安全、經(jīng)濟與穩(wěn)定運行。
大規(guī)模新能源的接入，對電網(wǎng)安全、穩(wěn)定與經(jīng)濟運行帶來巨大挑戰(zhàn)。如何讓新能源自由高效但又非常友好地接入電網(wǎng)，成為建設新型電力系統(tǒng)需要解決的核心問題之一。
這個示范工程為解決這個核心問題提供了一種全新的氫電耦合技術的路徑。通過可再生能源制氫，將富余或難以消納的新能源電力轉化為氫能，產(chǎn)生的氫氣可以在用電高峰通過氫燃料電池發(fā)電實現(xiàn)電網(wǎng)削峰，也可以供給交通、工業(yè)等領域使用，實現(xiàn)了新能源的多途徑消納與不同領域的電能間接替代。
氫電耦合應用示意圖
同時，氫也是一種能源存儲介質，存儲特性恰好與電化學儲能互補，適合于長時間尺度的能量存儲。這個示范工程構建了一套大容量的氫電混合儲能系統(tǒng)，氫儲能與電化學儲能配合，相當于源荷之間有一個很強的緩沖器，實現(xiàn)波動性電源和不確定性負荷之間的全時間尺度平衡，這對于新型電力系統(tǒng)的構建也是十分重要的。
隨著采訪的深入，我對寧波慈溪氫電耦合示范工程在構建新型電力系統(tǒng)中的意義和價值有了更深的認識。這項工程是國家電網(wǎng)公司首個氫能國家重點研發(fā)計劃的配套工程，為什么落地寧波慈溪？周邊企業(yè)對該工程又持有什么樣的態(tài)度？
關于這些問題，葉夏明博士建議我們去附近企業(yè)轉轉，或許能找到答案。
于是，我們來到位于示范工程東北角、車程只需3分鐘的寧波綠動燃料電池有限公司。這家公司是國家電投集團旗下企業(yè)，生產(chǎn)燃料電池和關鍵零部件產(chǎn)品，主要用于氫能交通等場景。
“我們馬上就成為鄰居了?！痹摴究偨?jīng)理李鵬飛熱情地接待了我們。他向我們介紹道：“近年來，日、美、英、韓等國家陸續(xù)將發(fā)展氫能確定為國家戰(zhàn)略。今年3月份，國家發(fā)改委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃(2021-2035年)》，實際上是賦予了氫能一個能源屬性，并且把氫能作為終端減碳的重要途徑，將氫能產(chǎn)業(yè)列為戰(zhàn)略性的新興產(chǎn)業(yè)和未來產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展方向?！?
置身企業(yè)文化展廳，在李鵬飛不疾不徐的講述中，我感受到他對氫能產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展充滿信心，同時他也并沒有回避談及目前氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的困難，“重構氫能全產(chǎn)業(yè)鏈，周期長。實現(xiàn)氫氣低成本、低碳、高效制取，是產(chǎn)業(yè)發(fā)展非常關鍵的一環(huán)。從未來產(chǎn)業(yè)發(fā)展來看，以可再生能源來制氫是重點發(fā)展方向，目前可再生能源制氫的整體規(guī)模還不是很大，產(chǎn)業(yè)形態(tài)還沒有完全形成?！?
如何構建“清潔低碳、安全高效”的電氫體系，技術上還存在卡脖子的情況，需要攻克核心技術，“你們的示范工程意義很大，依托這個項目進行了可再生能源制氫、多元應用等的全套場景構想和搭建，”李鵬飛對示范工程表示了高度贊賞。
“希望你們的示范工程早日投運，大家攜手共同打造氫能生態(tài)?！泵篮米８Ｖ校覀兾帐指鎰e，結束了本次的走基層之旅。
采訪后記
在氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑上，可概括為市場創(chuàng)造、技術示范和規(guī)模應用三個階段，其中技術示范階段以實現(xiàn)可再生能源大規(guī)模制氫為目標，發(fā)揮綠氫在保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性中的重要作用。經(jīng)過一天在寧波的實地走訪，我感受到了核心技術研發(fā)從來不是一片坦途，也絕不是敲鑼打鼓、喊幾句口號就可以實現(xiàn)的，感受到了項目研發(fā)團隊的不懈鉆研、項目建設單位的昂揚斗志和氫能產(chǎn)業(yè)相關企業(yè)的拳拳期待。隨著寧波慈溪氫電耦合直流微網(wǎng)示范工程建設推進，可再生能源“綠電”制“綠氫”關鍵技術的示范落地，氫能發(fā)揮獨特的行業(yè)耦合屬性，解決能源供需時空平衡問題，助力新型電力系統(tǒng)建設，成為保障國家能源安全重要組成部分正逐漸成為現(xiàn)實。
