項目研制了1臺基于固態(tài)儲氫的氫燃料電池移動應(yīng)急電源車，包括車體、UPS、鋰電池、控制系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)等部分。其性能指標(biāo)如下：發(fā)電功率不小于200kW、持續(xù)供電時間不小于6小時，UPS輸出電壓諧波總畸變率THDu<5%、UPS輸出穩(wěn)壓精度≤1%、UPS輸出頻率波動≤±0.5Hz。經(jīng)由第三方檢測機構(gòu)的驗證，項目的各項指標(biāo)均達(dá)到預(yù)期的設(shè)計要求。
該車采用基于固態(tài)儲氫技術(shù)的應(yīng)急發(fā)電新模式，具有工作壓力和綜合成本低、安全性好的顯著優(yōu)勢，且核心技術(shù)完全自主可控，有效解決了現(xiàn)有高壓氣態(tài)氫儲運鏈存在的投資建設(shè)成本高、運行安全隱患大和關(guān)鍵技術(shù)受制于人等問題，開創(chuàng)了規(guī)模儲能與應(yīng)急發(fā)電的新模式。不同于燃料電池商用車幾公斤、十幾公斤的儲氫量，本應(yīng)急發(fā)電車儲氫量達(dá)到百公斤級別。通過創(chuàng)新性的采用固態(tài)儲氫技術(shù)，工作壓力僅為高壓氣態(tài)儲氫的十分之一，在實現(xiàn)應(yīng)急發(fā)電車上有限空間儲氫量達(dá)到100kg的基礎(chǔ)上，可持續(xù)發(fā)電超過1500kWh。同時，采用固態(tài)儲氫技術(shù)，實現(xiàn)了氫氣的長期（跨季度、甚至跨年）穩(wěn)定儲存，儲存氫氣的質(zhì)量不會隨儲存時間的變化而發(fā)生變化，具有長期、安全、穩(wěn)定的特點。
此外，該氫能應(yīng)急發(fā)電車進行了基于氫熱耦合的全新系統(tǒng)開發(fā)，對固態(tài)儲氫、燃料電池進行了耦合設(shè)計，結(jié)合固態(tài)儲氫與燃料電池各自的優(yōu)勢，使用燃料電池的余熱對固態(tài)儲氫裝置放氫過程進行供熱，儲氫裝置放出的氫氣經(jīng)調(diào)壓后進入燃料電池發(fā)電，不僅降低了燃料電池散熱的能耗、提高了系統(tǒng)的能量利用率，也提升了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。并且發(fā)電過程無二氧化碳產(chǎn)生，同時系統(tǒng)運行的噪聲也在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍以內(nèi)，實現(xiàn)了零碳、靜音發(fā)電。
項目具體創(chuàng)新點如下：
（1）創(chuàng)新點一：針對多堆燃料電池發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性差、安全性低和效率低等問題，提出了主從機架構(gòu)控制、雙冷卻回路散熱、多級電壓平臺混合聯(lián)動和全系統(tǒng)氫安全診斷保護等方法，提高了各個電堆模塊的運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)高可靠運行、高效率發(fā)電以及高速率負(fù)荷跟蹤。
（2）創(chuàng)新點二：針對上規(guī)模的固態(tài)儲氫裝置，其吸放氫的動力學(xué)性能較差，無法滿足大功率燃料電池的用氫需求的問題，開發(fā)了基于AB2型Ti系儲氫合金的固態(tài)氫儲能系統(tǒng)，采用復(fù)合換熱結(jié)構(gòu)、高密度裝填技術(shù)，改善了規(guī)模儲氫裝置的傳熱特性和動態(tài)響應(yīng)性能，實現(xiàn)了百公斤級氫的規(guī)模化、高密度、長期穩(wěn)定儲存，保障了應(yīng)急保供電作業(yè)安全。
（3）創(chuàng)新點三：針對燃料電池系統(tǒng)綜合能源利用效率低下的問題，基于電堆在線水平衡/阻抗監(jiān)測、實時退化模型仿真和系統(tǒng)高效發(fā)電區(qū)分析，結(jié)合固態(tài)儲氫系統(tǒng)運行特性，通過優(yōu)化換熱回路結(jié)構(gòu)設(shè)計和智能控制算法，提出了耦合固態(tài)儲氫系統(tǒng)的燃料電池高效余熱利用技術(shù)，實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)運行時的動態(tài)熱平衡、供給固態(tài)儲氫系統(tǒng)的熱能按需調(diào)控以及系統(tǒng)氫氣供給狀態(tài)平衡，大幅提高了系統(tǒng)的綜合能源利用效率。
針對上述創(chuàng)新點進行科技查新，發(fā)現(xiàn)此前均未見國內(nèi)外公開發(fā)表的文獻報道，表明了該項目在技術(shù)創(chuàng)新方面的獨特優(yōu)勢，具有巨大的發(fā)展?jié)摿Γo應(yīng)急發(fā)電領(lǐng)域帶來了一種新的解決方案，為應(yīng)急情況下的電力供應(yīng)提供了可靠、高效和環(huán)保的選擇。
1.廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局 2.華中科技大學(xué) 3.國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司 4.有研工程技術(shù)研究院有限公司
1.黃旭銳 2.雷金勇 3.潘軍 4.楊怡萍 5.廖梓豪 6.于豐源 7.楊瑛 8.盧彥杉 9.李曦 10.盛闖 11.韓立勇 12.徐文彬 13.吳漢棟 14.李志念
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評價單位： |
中國管理科學(xué)學(xué)會 |
報告編號： |
CMSS2023Y009 |
評價日期： |
2023-09-07 |
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組織單位： |
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項目負(fù)責(zé)： |
黃旭銳 |
成果管理： |
020-87126311 |
2023年9月7日，中國管理科學(xué)學(xué)會通過視頻會議形式組織專家召開了廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局氫能源研究中心、廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司廣州供電局、華中科技大學(xué)、國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司、有研工程技術(shù)研究院有限公司合作完成的“基于固態(tài)儲氫技術(shù)的氫能應(yīng)急電源車”科技成果評價會。評價委員會聽取了項目完成單位的技術(shù)總結(jié)報告，對項目資料進行了審查和質(zhì)詢，經(jīng)認(rèn)真討論形成意見如下：
1、提供的資料基本齊全，符合評價要求。
2、主要創(chuàng)新點：
（1）提出了主從機架構(gòu)控制、雙冷卻回路散熱、多級電壓平臺混合聯(lián)動和全系統(tǒng)氫安全診斷保護等方法，提高了各個電堆模塊的運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)高可靠運行、高效率發(fā)電以及高速率負(fù)荷跟蹤；
（2）采用復(fù)合換熱結(jié)構(gòu)、高密度裝填技術(shù)改善規(guī)模儲氫裝置的傳熱特性和動態(tài)響應(yīng)性能，開發(fā)了基于AB2型Ti系儲氫合金的固態(tài)氫儲能系統(tǒng)，實現(xiàn)了百公斤級儲氫的規(guī)模化、高密度，滿足使用要求的長期穩(wěn)定儲存，保障了應(yīng)急供電穩(wěn)定作業(yè)；
（3）通過綜合熱管理和智能控制技術(shù)，實現(xiàn)了燃料電池發(fā)電系統(tǒng)動態(tài)熱平衡，提高了系統(tǒng)的綜合能源利用效率，可滿足發(fā)電功率不小于200kW、持續(xù)時間不小于6小時的供電需求。
3、項目成果經(jīng)中國信息通信研究院泰爾實驗室檢測，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。
4、項目成果經(jīng)廣州南沙供電局配電部和廣州供電局電力試驗研究院智能配電部使用，反映良好。
評價委員會認(rèn)為，該成果創(chuàng)新性強、示范性好，具有重大的應(yīng)用價值，總體達(dá)到國際先進水平，在固態(tài)儲氫性能以及部分供電性能指標(biāo)等方面達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
建議進一步擴大該技術(shù)成果的應(yīng)用領(lǐng)域，加大推廣力度，適應(yīng)市場需求。
| 姓名 |
工作單位 |
職稱 |
| 李興虎 |
北京航空航天大學(xué) |
正高 |
| 陳勇 |
北京信息科技大學(xué) |
正高 |
| 曲選輝 |
北京科技大學(xué) |
正高 |
| 孫家躍 |
中國化工學(xué)會新材料委員會 |
正高 |
| 李軍 |
中國科學(xué)院廣州能源研究所 |
正高 |
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