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国网安徽电科院系统及新能源技术中心副主管滕越:电氢耦合点亮“双碳”路

作者:张豫秦 张甜 来源:中国电力报 发布时间:2024-10-16 浏览:

中国储能网讯:凿井者,起于三寸之坎,以就万仞之深。

  “在安徽这片科技创新的沃土上,我们用1000多个日夜,让‘风光氢储’从理论变成了现实。”6月14日,国网安徽电科院系统及新能源技术中心新能源与储能技术室副主管滕越在六安兆瓦级氢能综合利用示范站,向来宾介绍着整站成果。

  进入国网安徽电科院工作以来,滕越围绕“双碳”目标,聚焦能量转换材料、新型储能等研究方向开展科技创新,推动科研成果与生产现场深度融合,助力电力领域技术进步。

  一个项目 开启电氢耦合新篇章

  2016年,滕越博士从中国科学技术大学毕业,入职了国网安徽电科院。博士期间,冬三九、夏三伏的学习生涯让她理解了做科研最朴实的道理——实践出真知。

  2019年,国网公司总部指南需求开始提报,师父陈国宏提醒滕越研究一下往年的指南,看看结合点。经过研读往年的总部指南以及实际工作,滕越提出,把燃料电池在电网中的应用作为一个研究方向,在新型储能领域做些力所能及的工作。但那时燃料电池在国内的应用才刚刚起步,在电网中的研究更是好像天方夜谭。

  项目前期,滕越在相关领域的中英文文献、行业报告中不断汲取养分,并与国网智能电网研究院的专家多次进行线上线下的沟通请教,往来的邮件更是数不胜数。数月之后,一个清晰的脉络在滕越脑海中逐步形成。“在这个项目中,工艺流程设计、工程设计、适用标准这些都没有,一切都需要从零开始。”滕越说,“首先要解决的是关键技术的突破,其次是核心装备的研发,在示范工程的实际应用则是我们最后一个挑战。”

  在安徽电力的鼎力支持下,6个月后,国网公司第一个氢能电网侧应用及示范研究项目——“兆瓦级制氢综合利用关键技术研究与示范”项目成功立项,掀开了安徽公司电氢耦合研究的新篇章。

  两项“首次” 实现兆瓦级新突破

  2019年,国内外的燃料电池发电设备均以小型车载为主,最大发电功率30千瓦~50千瓦,即使是现在,兆瓦级的燃料电池集成也是横亘在燃料电池规模化应用与实验室研究之间的一道鸿沟。

  经过几轮理论模拟和试验研究,滕越认为,受核心部件最大尺寸的限制,开发1兆瓦燃料电池电堆的方案是不现实的,多堆集成的技术路线或许更容易取得突破。为了让串并联的小电池在保障安全的前提下实现水、气、电同时协同运行,滕越提出了先串后并的集成方法,这样一来,不但让整体控制成为了可能,也大幅降低了系统成本。经过无数次的尝试与试验,兆瓦级质子交换膜燃料电池系统首次完成研发。

  兆瓦级质子交换膜电解槽和燃料电池相继研发完成后,整站的工艺流程设计、消防设计、联调测试等工作逐步成为了工作重点。

  “设备从实验室走了出来,正式踏上了工程化应用的道路,但要实现满功率运行,挑战才刚刚开始。”滕越说。2021年,设备进厂之后,整站启动了满功率试验,但滕越发现燃料电池一直处于超温状态,长此以往,质子交换膜的寿命就会缩减,同时还可能带来安全风险。看似简单的换热问题,成了实现整站满功率运行的最后一道障碍。为此,滕越扑在一线,根据实际辅机参数计算换热数据,反复调试、不断优化,历时一个月,最终通过修改换热链路设计、改进管径大小等方式解决了这个问题。

  伴随着换热问题的解决,滕越迎来了第二个首次——国内首次完成了兆瓦级“制氢—储氢—氢能发电”设备的满功率运行。

  三载春秋 唱响皖电科技新强音

  3年,1000多个日夜,“风光氢储一体化”在安徽成为了现实。2022年7月6日,滕越向世界发布:“我们成功了!”至此,国内首座兆瓦级氢能综合利用示范站在六安市正式投运,这是我国首次实现兆瓦级“制氢—储氢—氢能发电”的全链条技术贯通,是国内首次对具有全自主知识产权“制、储、发”氢能技术的全面验证和工程应用。

  今年1月份,电力迎峰度冬期间,六安地区气温低至零下3摄氏度,接调控中心指令,要求示范站燃料电池发电系统在1兆瓦下运行1小时,用以缓解低温环境下电网运行压力。收到指令通知后,正在示范站进行设备常规检查的滕越立即组织现场工作人员按既定方案启动发电系统。“这次接到调控中心的指令,是我们备战迎峰度冬以来的首次任务,它不仅是对前期准备工作的实战检验,更是对我们应急响应能力的一次重要考察。”经过1个小时的连续奋战,最终示范站圆满完成了省调控中心下达的指令,实现了氢能发电支撑电网顶峰出力的良好效果。

  任务结束后,滕越留在现场,与工作人员一同深入剖析此次任务的每一个细节,并针对一些关键问题进行了深入讨论和分析,以便更好地总结经验、整理数据。在她看来,每一次成功都是未来工作的宝贵财富,必须认真总结,不断完善。

  未来,滕越将继续攻关关键核心技术,努力推动更多原创成果从实验室走向生产实际。


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关键字:氢能

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