科创中国
波动性可再生能源电解水制氢/氢发电一体化利用关键技术
发布时间: 2024-09-24
基本信息
合作方式：
技术转让
成果类型：
发明专利
行业领域：
高新技术改造传统产业,先进制造技术
成果介绍
“ 为了最大程度消纳波动性可再生能源，减小甚至消除常规储能配置，解决功率波动引起的电解槽或燃料电池频繁启停导致的质子交换膜寿命衰减问题。从装置到系统实现技术突破。
针对于电解水制氢环节，研制了隔离型三相交错并联拓扑结构的模块化制氢电源装置，利用串联谐振技术及交错并联技术实现高效电能变换及低输出电流纹波，提升电解水制氢效率，减小制氢电源输出电流纹波对PEM电解槽使用寿命影响，且模块化设计利于实现不同功率等级扩展，具有与PEM电解槽特性适配的制氢电源多模式控制。
针对氢燃料电池发电环节，研制了Buck-Boost+双有源桥(DAB)两级式的模块化氢燃料电池电源装置，前级针对氢燃料电池软特性，采用高效Buck-Boost电路拓扑对输出电压的进行调节，后级采用DAB拓扑结构，实现功率传输、电气隔离和提升电压增益，具有燃料电池侧最大功率点和限功率两种工作模式，响应可再生能源微电网调度指令或燃料电池侧最大功率跟踪指令，满足多场景需求。
针对电解槽电解最大效率、燃料电池最大点功率输出等多优化目标，建立系统级控制，通过多种智能算法计算多电解槽、多燃料电池功率调度最优解，实现全局效率最优
成果亮点
“ 为了最大程度消纳波动性可再生能源，减小甚至消除常规储能配置，解决功率波动引起的电解槽或燃料电池频繁启停导致的质子交换膜寿命衰减问题。从装置到系统实现技术突破。
针对于电解水制氢环节，研制了隔离型三相交错并联拓扑结构的模块化制氢电源装置，利用串联谐振技术及交错并联技术实现高效电能变换及低输出电流纹波，提升电解水制氢效率，减小制氢电源输出电流纹波对PEM电解槽使用寿命影响，且模块化设计利于实现不同功率等级扩展，具有与PEM电解槽特性适配的制氢电源多模式控制。
针对氢燃料电池发电环节，研制了Buck-Boost+双有源桥(DAB)两级式的模块化氢燃料电池电源装置，前级针对氢燃料电池软特性，采用高效Buck-Boost电路拓扑对输出电压的进行调节，后级采用DAB拓扑结构，实现功率传输、电气隔离和提升电压增益，具有燃料电池侧最大功率点和限功率两种工作模式，响应可再生能源微电网调度指令或燃料电池侧最大功率跟踪指令，满足多场景需求。
针对电解槽电解最大效率、燃料电池最大点功率输出等多优化目标，建立系统级控制，通过多种智能算法计算多电解槽、多燃料电池功率调度最优解，实现全局效率最优并保证可
团队介绍
“ 团队负责人周京华，博士，教授，博士生导师，中国电源学会理事，北京市高水平创新团队负责人。主持国家重点研发计划项目、国家与北京市自然科学基金等纵向项目和企业委托项目35项，第1作者或完成人发表学术论文85篇，授权发明专利13项，获省部级科技进步奖6项，出版科研著作1部、教材3部、译著4部。
“新能源发电与智能电网”北京市高水平创新团队共有教师10名，其中教授3名、副教授6名、讲师1名，长期从事高性能电力电子变换与控制、新能源发电与储能变换、微电网与智能电网运行调度等方面的研究。团队主持1项国家重点研发计划项目、4项国家自然科学基金、5项北京市自然科学基金、75项企业委托开发项目，获10项省部级科技进步奖，授权52项国家发明专利。团队关键技术已成功应用于10余家企业的工业化产品及近50个分布式智能微电网工程，为电力用户高质量供电和新能源100%高效率消纳提供了新的技术手段，创造了较大的经济效益与社会效益。
“
成果资料
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