專家成果：聚力分布式電源與微網(wǎng)領(lǐng)域技術(shù)研究，攻關(guān)氫電耦合技術(shù)方向，參與建設(shè)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(jìn)步獎6項，獲得國家發(fā)明專利授權(quán)70項，參與制定多項國際標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

“先檢查現(xiàn)場設(shè)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(shù)實驗室主任趙波帶領(lǐng)團(tuán)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(jìn)一步改進(jìn)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(yīng)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(jìn)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(shù)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(guān)燃料電池技術(shù)領(lǐng)域起步較晚，氫電耦合技術(shù)發(fā)展面臨諸多難題，能量管理技術(shù)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(shè)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(xué)儲能實時控制，平抑風(fēng)電、光伏發(fā)電隨機(jī)性帶來的系統(tǒng)波動;對于氫系統(tǒng)，15分鐘進(jìn)行一次穩(wěn)態(tài)滾動優(yōu)化，同時分鐘級調(diào)整制氫設(shè)備與燃料電池的功率，提升系統(tǒng)運行經(jīng)濟(jì)性。

“一切實驗室研究都是為了應(yīng)用于實際。”這是趙波堅持的工作理念。2023年6月，在趙波團(tuán)隊提供的技術(shù)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(shè)備的數(shù)據(jù)量超過預(yù)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(tuán)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(guān)鍵環(huán)節(jié)和設(shè)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(dǎo)致了系統(tǒng)異常。趙波帶著團(tuán)隊成員立即修正。天蒙蒙亮?xí)r，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(lǐng)域的科技自立自強(qiáng)，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(tuán)隊成員說。近年來，他和團(tuán)隊成員走遍了國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)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(fēng)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(shù)難題，還和高校、設(shè)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(shè)備。依托技術(shù)成果，趙波和團(tuán)隊在臺州、麗水、寧波、杭州等地牽頭建設(shè)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(lǐng)團(tuán)隊開展國內(nèi)首創(chuàng)、國際領(lǐng)先的分布式氫電耦合零碳供能實驗室建設(shè)，致力于打造國家電網(wǎng)公司的氫電耦合技術(shù)研究與轉(zhuǎn)化“金名片”。