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科学研究

国家自然科学基金“双碳目标下制氢储氢基础研究”专项项目启动会顺利召开

2023-03-17

  3月17日,天津大学作为项目牵头单位承担的国家自然科学基金“双碳目标下制氢储氢基础研究”专项项目《可再生能源直流离网制氢系统电能传输变换与协同保护控制关键技术》启动会顺利召开。天津大学科研院副院长雷建军、中国石化大连石油化工研究院副总工程师王晓霖出席会议并讲话,中国石油大学(华东)康忠健教授、中国石化大连石油化工研究院十一室主任王红涛、高级专家时振堂、十二室主任助理张洪阳,天津大学国家储能平台青年教师王博文等项目成员单位专家代表参会。会议由项目负责人、天津大学李斌教授主持。





  雷建军指出,可再生能源制备绿氢、氢能与电能协同互补是未来能源体系变革必然趋势,是实现双碳战略目标的重要技术支撑。希望“双碳”专项项目能够促进可再生能源制氢技术的快速发展,项目组要做好规划,吸取答辩过程中专家的意见建议,在项目实施过程中大胆创新、勇于探索,围绕项目总体目标做好一体化实施,确保项目顺利开展。天津大学也将积极支持项目开展,做好精细化服务,为项目提供保障。


  王晓霖表示,离网制氢对中石化未来新能源发展具有很好的支撑作用,中国石化大连石油化工研究院将全力支持和配合项目进行,依托项目对离网制氢项目进行探索,从基础研究到应用层面加强校企合作,推进产业链和创新链发展,争取尽快将新能源制氢投入应用。


  李斌系统介绍了项目的研究背景、科学意义、研究目的、课题设置、总体目标、预期成果与进度安排等,并详细介绍了能量传输分配规律与拓扑构建、暂态电磁耦合与协同保护控制、高效变流与可靠经济运行三个课题的研究内容与研究方案。他表示,后续将稳步高效推进项目研究进展,通过研究成果的产出为可再生能源直流离网大规模制氢快速发展与推广应用提供重要基础和技术保障,为可再生能源制氢途径奠定理论基础,推动“双碳”目标下制氢储氢技术发展。





  在学术报告环节,康忠健深入介绍能量传输分配规律与拓扑构建、高效变流与可靠经济运行两个课题的研究内容和技术路线、预期成果和进度安排等。张洪阳介绍了中国石化大连石油化工研究院在新型电力系统优化、绿电制氢电力优化、电力系统仿真与继电保护、变频器测试及可靠性提升、综合能源管控平台等领域的关键技术成果和项目研究基础。王博文系统介绍了天津大学项目团队在燃料电池水热管理、水电解制氢等方向的研究基础和科研成果。许继电气集团张鹏远介绍了许继集团新型电力系统源网荷储整体解决方案以及新能源制-储-加氢-热电联供区域能源系统解决方案等。


  据悉,该“双碳”专项项目由天津大学牵头,中国石油大学(华东)和中国石化大连石油化工研究院参与,旨在研究解决可再生能源直流离网制氢系统理论分析方法、安全可靠运行和高效经济制氢的基础问题。本次项目启动会的顺利召开,进一步明确了研究方案与合作任务,为推动后续项目开展奠定了良好开端。


“双碳目标下制氢储氢基础研究”专项项目简介



  天津大学李斌教授团队联合焦魁教授团队获批国家自然科学基金委“双碳”专项项目《可再生能源直流离网制氢系统电能传输变换与协同保护控制关键技术》。项目成果将为可再生能源直流离网大规模制氢快速发展与推广应用提供重要基础和技术保障。


科学意义与研究内容



  氢能能量密度高、清洁高效、可大规模长时间存储。我国是世界最大制氢国,氢产量3400万吨/年,绿氢仅占1%,可再生能源制备绿氢,电-氢协同互补是能源体系变革必然趋势!


  可再生能源制氢解耦“电-氢”能源的生产与消费,满足可再生能源友好接入、电解槽低压大电流直流负荷特性的直流离网制氢系统是制备绿氢的关键支撑技术!可再生能源直流离网制氢系统仍面临重大挑战:

  能量传输:电氢传输变换的制氢拓扑构建和源网荷选型定容难

  故障保护:源氢暂态耦合机理复杂,多类型故障的精准辨识难

  高效变流:低压大电流电能变换,变流效率提升与可靠运行难

  项目旨在研究解决可再生能源直流离网制氢系统理论分析方法、安全可靠运行和高效经济制氢的基础问题,共设置能量传输分配规律与拓扑构建、暂态电磁耦合与协同保护控制、高效变流与可靠经济运行三个课题。项目技术路线将从基础理论、关键技术、装置研发开展基础性研究工作。


天津大学项目团队概况



  项目负责人李斌教授是国家杰出青年科学基金项目获得者,入选国家百千万人才工程,被授予“有突出贡献的中青年专家”荣誉称号,IET Fellow,Elsevier中国高被引学者,现担任天津大学国家储能平台储能安全与运维中心主任,曾获国家技术发明二等奖1项,省部级科技奖励一等奖3项。

  项目参与人王博文(焦魁教授团队教师),天津大学国家储能平台硕士生导师,内燃机燃烧学国家重点实验室特聘副研究员,获香江学者计划、汽车工程学会优博,长期从事制用氧关键设备内部热质传输机理解析与优化设计相关研究,在Nature等期刊发表学术论文30余篇,获授权发明专利10项。

  本项目主要依托天津大学国家储能技术产教融合创新平台(全国首批,仅3所)申报并开展研究,具有鲜明的多学科交叉特色,其中,李斌教授团队研究方向为电气工程学科领域,焦魁教授团队研究方向为动力工程及工程热物理学科领域,分属国家储能平台不同学科领域,共同针对零碳制氢的核心科学问题,开展多学科交叉研究,为发展可再生能源制氢途径技术奠定理论基础,推动“双碳”目标下制氢储氢技术发展。本项目同时联合内燃机燃烧学国家重点实验室、智能电网教育部重点实验室等高水平科研平台开展技术攻关。