全国首台基于固态储氢技术的应急电源车在穗试运行

来源：南方日报
时间：2023-08-17 12:44:13

广州南沙小虎岛电氢智慧能源站，一辆黄色的氢能应急电源车缓缓驶入前来加注氢气。近日，南方电网公司广东广州供电局研制的基于固态储氢技术的氢能应急电源车成功在广州南沙供电局试运行，在国内率先实现不间断、零感知、环保、清洁保供电。

氢能应急电源车在广州南沙小虎岛电氢智慧能源站加注氢气。南方日报记者石磊通讯员黄欣然摄

今年3月，南方电网公司广东广州供电局在广州南沙完成小虎岛电氢智慧能源站建设，该站是国内首个应用固态储供氢技术的电网侧储能型制加氢一体站，支撑了基于固态储氢技术的氢能应急电源车首次投放使用。目前，该项目已经列入《广州市能源发展“十四五”规划》，是在国内率先开展集成应用于交通和电网的氢能全产业链示范，有力推动了我国氢能新技术应用和新模式落地，促进了氢能与电能互补融合。

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“能源站通过氢能的制取、储存、发电、加氢一体化，实现‘绿电’与‘绿氢’的灵活转换，这一重大变革性技术，未来有望成为支撑电力系统向高级形态演化的重要驱动力量。”中国工程院院士王成山说。

固态储氢技术更好地支撑城市供电保障

基于固态储氢技术的氢能应急电源车是广州供电局科技项目“基于固态储氢技术的氢能应急电源车集成研究”的研发成果，项目旨在攻克氢能应急电源车整车设计、配置优化、运行控制、系统集成等关键核心技术，该电源车是近年来氢能应用领域具有技术引领性及转化价值的科研成果之一。

广州供电局氢能中心技术人员黄旭锐介绍，该氢能应急电源车相较于以往传统的应急发电车，不仅实现了100%绿色低碳用能，还集成了固态储氢系统、氢燃料电池发电系统、锂离子电池储能系统等多种元件，其中，固态储氢系统可存储100kg氢气，搭载的4个额定功率50kW的质子交换膜燃料电池，可在200kW额定发电功率下持续供电6小时。“针对燃料电池系统综合能源利用效率低下的问题，基于多种电堆/系统的检测分析手段，结合固态储氢系统运行特性，我们提出了耦合固态储氢系统的燃料电池高效余热利用技术，实现了燃料电池发电系统运行时的动态热平衡、供给固态储氢系统的热能按需调控以及系统氢气供给状态平衡，大幅提高了系统的综合能源利用效率。”黄旭锐说。

该氢能电源车融合了多种创新性技术，包括“固态储氢技术”和“燃料电池高效余热利用技术”等，成果具有安全安静、清洁绿色、环境友好、不间断供电、电能质量高、系统集成度高、储氢压力低等诸多优点，可满足应急保电、应急抢修、不停电检修、电能质量治理等多场景应用要求。

该项目成果核心技术和设备全部国产化。燃料电池发电系统采用先进的质子交换膜燃料电池发电装置，可以实现最高0-120%额定功率范围内的秒级快速调节。固态储氢装置的核心——储氢合金，主要来自于我国相对过剩的高丰度钛资源，成果如果进一步推广，可促进我国钛资源的高效利用。该车其余搭载的UPS系统、锂离子储能系统等，均为我国已有成熟技术，拥有较强的推广可行性。

“广州供电局在国内率先研制并应用基于固态储氢技术的氢能应急电源车对城市配电网和重要负荷开展保供电作业，是电力企业站在自身社会责任上对电氢融合领域科技创新的一次重要探索。”广州供电局氢能源研究中心总经理雷金勇表示。

电氢融合推动大规模稳定消纳清洁能源

氢能应急电源车的投放，离不开能源站的支撑。走进广州南沙小虎岛上的电氢智慧能源站，似乎看到一个缩小版的炼油厂：密布的管网，蓄水罐、储气罐，加上各种压力表，银灰色的主色调呈现了一种简约、整洁的工业之美。

这是一套从电解水制氢，到固态氢储存，再到加氢、燃料电池发电，余电并网的一整套系统。“氢气在电网的应用场景在这里几乎齐活了。”广州供电局氢能源研究中心副总经理潘军告诉记者。

氢能是“产业”和“产品”，而氢储能是氢能产业发展起来后，呈现出来的一种产业“外特征”，是一个抽象概念，类似电动汽车产业、虚拟电厂概念等。“氢储能”丰富了新型电力系统的调节资源，提升了电网韧性，助力更多的新能源并网消纳。而氢能产业这种“储能”特性，核心在于氢气这种物质的制取、存储、运输、消费，与之相关的技术已成为全球研发重点。

小虎岛电氢智慧能源站采用的，是名为“固态储氢”的技术。其原理是将氢气与合金发生化学反应，氢原子进入金属的空隙中存储，生成了一种叫“氢化物”的固态物质，当需要对外供氢时，升高氢化物的环境温度就可以释放氢气。

“相比于高压气态储氢和低温液态储氢，固态储氢的体积储氢密度高、充放氢压力低、安全性好、可跨季节长周期存储。”广州供电局氢能源研究中心卢彦杉博士介绍。

能源站所采用的核心技术和装置同样全部国产化，固态储氢装置核心单元的体积储氢密度指标达到国内领先水平。不仅如此，固态储氢装置可替代传统加氢站中的氢压缩机、高压储罐和纯化系统，使单站建设成本节约200余万元。

雷金勇介绍：“能源站采用电解水制氢，采用固态储氢装置储氢。氢气可以用来发电，支撑电网调峰，解决了电网灵活性调节资源不足的问题；固态储氢装置也可以为氢燃料电池车加氢，解决了传统加氢站机械压缩氢气容易泄漏、储氢压力高带来的安全风险问题。”能源站是能源网和交通网融合的新型能源基础设施，具有“氢储能”特性，对于粤港澳大湾区构建新型电力系统和新型能源体系有重要意义。

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