打造氢电耦合技术研究“金名片”

专家成果：聚力分布式电源与微网领域技术研究，攻关氢电耦合技术方向，参与建设多个微电网示范工程；牵头建成了全国首个兆瓦级独立海岛智能微电网、首个客户侧商用的交直流混合微电网；获省部级科技进步奖6项，获得国家发明专利授权70项，参与制定多项国际标准、行业标准。

“先检查现场设备四遥数据链路是否正常，再检查能量管理策略生成情况。”在浙江宁波慈溪氢电耦合直流微网示范工程现场，国家电网有限公司分布式电源和微电网技术实验室主任赵波带领团队成员升级氢电耦合能量管理系统。

此次升级将根据工程近半年的运行情况，进一步改进系统运行策略，优化系统性能。该系统能实现氢能生产至应用全环节、全工况的优化调控与安全监管，灵活控制电能、氢能、热能的相互转化。

“在用电低谷采用富余的可再生能源制取氢能，在用电高峰则通过氢能燃料电池发电，促进新能源电量消纳、保障稳定供电，为客户供给氢能、电能、热能等多种能源。”赵波看来，氢电耦合技术有望成为未来能源系统的重要形态特征之一。

我国可再生能源电解水制氢及相关燃料电池技术领域起步较晚，氢电耦合技术发展面临诸多难题，能量管理技术就是其中之一。“电系统需要短时间尺度的瞬时功率平衡，而氢系统在长时间尺度内维持能量平衡即可。因此，需要合理地设置调控周期，在保证系统稳定运行的同时尽量减少控制损耗。”赵波介绍。

经过一次次仿真实验、讨论、修正迭代，赵波确定了控制思路：对于电系统，基于协调控制器对电化学储能实时控制，平抑风电、光伏发电随机性带来的系统波动；对于氢系统，15分钟进行一次稳态滚动优化，同时分钟级调整制氢设备与燃料电池的功率，提升系统运行经济性。

“一切实验室研究都是为了应用于实际。”这是赵波坚持的工作理念。2023年6月，在赵波团队提供的技术支持下，浙江宁波一家工业园区建成了氢电耦合中压直流微网工程。在完成能量管理分系统调试，开始全系统联调时，赵波发现接入设备的数据量超过预期，系统数据接收功能出现异常。

夜晚的工程现场灯火通明，赵波和团队成员逐帧排查来自传感器、底层可编程逻辑控制器、监视控制与数据采集系统等关键环节和设备“四遥”链路上的40多个通道上千条报文，发现是数据发送端和接收端的配置参数不一致导致了系统异常。赵波带着团队成员立即修正。天蒙蒙亮时，看到数据一切正常，赵波才松了口气。

“要想实现这一领域的科技自立自强，氢电耦合能量管理系统开发只是其中一步。”赵波常对团队成员说。近年来，他和团队成员走遍了国内外相关研究机构和示范工程现场，确定了氢电协同高效供能、优化储能、风险防控3个研究方向。自2019年起，赵波牵头开展了17项重点课题研究，攻克了参数优化匹配等方面的技术难题，还和高校、设备生产厂家联合研制了氢能与电池混合储能装置等首台（首套）设备。依托技术成果，赵波和团队在台州、丽水、宁波、杭州等地牵头建设了适用于海岛、农村、工业园区和产业基地的氢能综合利用示范工程。

目前，赵波正带领团队开展国内首创、国际领先的分布式氢电耦合零碳供能实验室建设，致力于打造国家电网公司的氢电耦合技术研究与转化“金名片”。