“氫電耦合”——能源轉(zhuǎn)型的下一個(gè)風(fēng)口

隨著碳排放對(duì)環(huán)境壓力的逐年劇增以及化石能源的不斷減少，可再生能源制氫得到了世界各國(guó)的高度重視和大量應(yīng)用，從各個(gè)方面驗(yàn)證了其可行性。習(xí)總書(shū)記也指出要構(gòu)建清潔安全高效的能源體系，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。針對(duì)上述背景，來(lái)自合肥工業(yè)大學(xué)的安能集創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)將致力于基于氫電耦合的智慧能源系統(tǒng)，來(lái)有效提升新能源發(fā)電系統(tǒng)的能源消納比例，并解決如何制備零排放的綠氫等重要問(wèn)題。

為降低氫能對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，解決“棄風(fēng)、棄光、棄水”問(wèn)題，助力雙碳目標(biāo)的早日實(shí)現(xiàn)，安能集團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地設(shè)計(jì)出基于風(fēng)光耦合制氫的智慧能源系統(tǒng)，利用光伏和風(fēng)能這兩種可再生能源耦合發(fā)電，并用“綠電”來(lái)電解制取氫氣，實(shí)現(xiàn)氫在生產(chǎn)源頭上的無(wú)碳化，同時(shí)通過(guò)風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電接直流變換器連入直流微網(wǎng)后或直接與電解氫裝置相連，實(shí)現(xiàn)無(wú)碳化的綠氫制造工藝。在儲(chǔ)能環(huán)節(jié)，硬件設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)電能和氫能的兩種儲(chǔ)存方式，支持自主調(diào)節(jié)功能，能夠?qū)崿F(xiàn)交流系統(tǒng)和直流系統(tǒng)的能量雙向流動(dòng)和清潔儲(chǔ)氫，為電網(wǎng)運(yùn)行提供調(diào)峰、調(diào)頻、備用、需求響應(yīng)支撐等多種服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)安全運(yùn)行和氫氣可靠供應(yīng)。在用氫環(huán)節(jié)，采用并接直流微電網(wǎng)的方式，實(shí)現(xiàn)能源動(dòng)態(tài)分配和交直流電能的交互，并配備自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度。

此外，總系統(tǒng)具備多種形式的能量流動(dòng)和負(fù)荷需求，不同能量形式之間存在多種耦合關(guān)系，并能夠在綜合能源系統(tǒng)中靈活地互相轉(zhuǎn)化。最后，為提高該系統(tǒng)的數(shù)據(jù)利用與集成程度，團(tuán)隊(duì)為智慧能源系統(tǒng)配備了能源管理與監(jiān)控系統(tǒng)，用以及時(shí)評(píng)估、診斷及解除故障和記錄存放相關(guān)數(shù)據(jù)。

氫電耦合是實(shí)現(xiàn)100%可再生能源消納、100%零碳電力供給的重要手段?；谛履茉葱袠I(yè)以及國(guó)家戰(zhàn)略的重大需求，該系統(tǒng)通過(guò)自主設(shè)計(jì)各類制氫儲(chǔ)能設(shè)備及提供相關(guān)軟件服務(wù)，可實(shí)現(xiàn)高效率、大容量、智能化制氫，從而有效解決如何制備零排放的綠氫這一問(wèn)題，高效生產(chǎn)綠色氫能源，有效提升新能源發(fā)電系統(tǒng)的能源消納比例，支持我國(guó)可再生能源和氫燃料電池產(chǎn)業(yè)協(xié)同健康發(fā)展。

對(duì)于目前取得的研究成果，團(tuán)隊(duì)成員程旭表示：“現(xiàn)階段雖然已經(jīng)解決了風(fēng)光制氫中的一些難題，但實(shí)際上我們參與的越多，發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題也越多。還需要不斷的實(shí)踐去解決問(wèn)題，與理論知識(shí)相結(jié)合，推動(dòng)“氫電耦合”不斷向前發(fā)展。”隨著氫能新技術(shù)的不斷進(jìn)步，未來(lái)安能集希望能找到一種長(zhǎng)效的措施和方法對(duì)氫能進(jìn)行利用，實(shí)現(xiàn)100%綠色能源全周期系統(tǒng)性方案。（合肥工業(yè)大學(xué) 程旭 王詩(shī)麗 楊雨婷 李建蘭）