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(shù)”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(shè)。
國家重點研發(fā)計劃主要針對事關(guān)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(chǔ)性、前瞻性重大科學(xué)問題、重大共性關(guān)鍵技術(shù)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(wù)，從基礎(chǔ)前沿、重大共性關(guān)鍵技術(shù)到應(yīng)用示范進行全鏈條創(chuàng)新設(shè)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?cè)氪认獮I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(cè)的工地門口下車。只見一輛大型吊機正緩慢駛?cè)胧┕がF(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(nèi)，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。”在工地東北角，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(shè)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(dān)憂?！拔覀兊古庞媱?，施工計劃已經(jīng)明細到天了。”隨行的施工單位項目負責(zé)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(shè)、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(guān)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(shè)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(fēng)電資源，采用質(zhì)子交換膜技術(shù)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(shù)為電網(wǎng)提供應(yīng)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(nèi)，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(fù)雜性，電科院正在按照1比1模式構(gòu)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(shù)實驗室氫電耦合團隊成員，該團隊自2019年開始氫能相關(guān)技術(shù)攻關(guān)工作，目前正在開展氫能支撐的可離網(wǎng)型風(fēng)/光/儲/氫燃料電池直流互聯(lián)系統(tǒng)相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。
分布式電源與微電網(wǎng)控制技術(shù)實驗室
通過視頻連線，章雷其拿著一疊設(shè)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(yù)期將取得多方面的突破，如適應(yīng)寬功率波動范圍的PEM電解制氫系統(tǒng)，高效PEM燃料電池?zé)犭娐?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(shù)水平?！?
我對電解制氫的印象還停留在學(xué)生時代課本中的電解示意圖，于是提出想看看此類工程應(yīng)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(yīng)風(fēng)、光等新能源發(fā)電波動性大的特點而專門研制的，可適應(yīng)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(zhuǎn)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(nèi)氫燃料電池大多數(shù)為車用，應(yīng)用場景還較為單一。在氫電轉(zhuǎn)化設(shè)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?zé)犭娐?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(lǐng)域的應(yīng)用，并且氫-電熱轉(zhuǎn)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(shè)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(xué)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(diào)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(shè)備、不同能流的最優(yōu)管理與最優(yōu)調(diào)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(shè)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(shù)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(zhuǎn)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(lǐng)域使用，實現(xiàn)了新能源的多途徑消納與不同領(lǐng)域的電能間接替代。
氫電耦合應(yīng)用示意圖
同時，氫也是一種能源存儲介質(zhì)，存儲特性恰好與電化學(xué)儲能互補，適合于長時間尺度的能量存儲。這個示范工程構(gòu)建了一套大容量的氫電混合儲能系統(tǒng)，氫儲能與電化學(xué)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(gòu)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(gòu)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(guān)于這些問題，葉夏明博士建議我們?nèi)ジ浇髽I(yè)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，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(guān)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。”該公司總經(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(gòu)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(guān)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(gòu)建“清潔低碳、安全高效”的電氫體系，技術(shù)上還存在卡脖子的情況，需要攻克核心技術(shù)，“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(yīng)用等的全套場景構(gòu)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?，我們握手告別，結(jié)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(shù)示范和規(guī)模應(yīng)用三個階段，其中技術(shù)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(shù)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(shè)單位的昂揚斗志和氫能產(chǎn)業(yè)相關(guān)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(shè)推進，可再生能源“綠電”制“綠氫”關(guān)鍵技術(shù)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(shè)，成為保障國家能源安全重要組成部分正逐漸成為現(xiàn)實。
