由光伏車棚、氫燃料電池、鋰離子電池組成的電力系統(tǒng)

在科技的發(fā)展道路上，離不開能源的助力，特別是再科技飛速發(fā)展的今天，而地球上的能源有限，就需要科研人員不斷開發(fā)新能源，這就再當(dāng)下最需要研發(fā)太陽能的使用。南昌大學(xué)光氫儲(chǔ)充獨(dú)立智能微電網(wǎng)系統(tǒng)是由光伏車棚、氫燃料電池、鋰離子電池組成的完全不依賴于電網(wǎng)為電動(dòng)車輛充電的獨(dú)立清潔電力系統(tǒng)，為南昌大學(xué)“新材料技術(shù)”世界一流學(xué)科建設(shè)項(xiàng)目之一，由南昌大學(xué)光伏研究院承擔(dān)。

該系統(tǒng)電力部分由44 kWp光伏組件(單面標(biāo)稱功率)、120kWh鋰離子電池和5kW氫燃料電池組成，其中集成應(yīng)用了南昌大學(xué)光伏研究院在非晶硅/晶體硅異質(zhì)結(jié)(HAC)高效雙面進(jìn)光太陽電池和鋰離子電池高容量硅-碳負(fù)極材料技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成果，后續(xù)還將采用光伏研究院研制的低成本高效制氫劑與配套連續(xù)供氫系統(tǒng)。所采用的太陽電池在現(xiàn)場雙面自然進(jìn)光綜合光電轉(zhuǎn)換效率為23～26 %;鋰離子電池負(fù)極材料比容量為430mAh/g;低成本高效制氫劑效率為1 L/g，成本低于3元/kg。

氫燃料電池發(fā)電目前成本尚高，鮮有商業(yè)應(yīng)用，更缺乏在微電網(wǎng)電力配合運(yùn)行中的數(shù)學(xué)模型與控制系統(tǒng)研究和應(yīng)用數(shù)據(jù)。但國內(nèi)外氫能發(fā)展大勢之下，其成本的大幅下降和短期未來的大規(guī)模應(yīng)用發(fā)展是可以預(yù)期的。本項(xiàng)目在此開展領(lǐng)先一步的開拓，迎接大規(guī)模清潔氫能與光伏和儲(chǔ)能并舉時(shí)代的到來。

在保證系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，高質(zhì)量地提供充電服務(wù)的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)設(shè)置了較強(qiáng)的檢測與研究功能。包括多能互補(bǔ)控制研究、能量分配控制研究、交直流混合控制研究、儲(chǔ)能變流器控制和與面向電動(dòng)汽車應(yīng)用的微電網(wǎng)結(jié)構(gòu)與組元優(yōu)化研究等;系統(tǒng)還將為制氫劑及供氫系統(tǒng)與燃料電池對(duì)接運(yùn)行性能優(yōu)化、n型高效異質(zhì)結(jié)雙面太陽電池運(yùn)行輸出特性跟蹤和晶體硅增強(qiáng)石墨基負(fù)極的三元鋰離子電池運(yùn)行性能跟蹤提供實(shí)用環(huán)境平臺(tái)。系統(tǒng)還具備良好的開放性，支持本院和協(xié)作單位進(jìn)行二次開發(fā)優(yōu)化。

系統(tǒng)智能化運(yùn)行基本策略為：優(yōu)先使用光伏陣列發(fā)電供電和為鋰離子電池堆充電，光伏陣列發(fā)電不足時(shí)啟動(dòng)鋰離子電池堆供電，二者均不足時(shí)啟動(dòng)氫燃料電池系統(tǒng)供電和為鋰離子電池堆充電，其中所涉啟閉、分配條件和參數(shù)由系統(tǒng)在運(yùn)行中不斷學(xué)習(xí)優(yōu)化并自動(dòng)執(zhí)行。中國光伏技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展使光伏發(fā)電成本大幅度降低，不僅將光伏電力提前推上了大規(guī)模平價(jià)上網(wǎng)的軌道，也激發(fā)了光伏與儲(chǔ)能和其它清潔電力技術(shù)多能互補(bǔ)的分布式獨(dú)立微電網(wǎng)供電市場的發(fā)展。

南昌大學(xué)光伏研究院將以本項(xiàng)目作為進(jìn)入這一未來重要能源技術(shù)領(lǐng)域的第一步，持續(xù)致力多能互補(bǔ)獨(dú)立清潔能源電力技術(shù)的研發(fā)和工程實(shí)現(xiàn)，期待國內(nèi)外同道和同行的大力協(xié)作和指導(dǎo)。相信再過幾年到幾十年，當(dāng)人類利用太陽能的技術(shù)很成熟的時(shí)候，這樣就有了無窮盡的能源供給社會(huì)的使用，再當(dāng)下就需要研究者更加努力研究新技術(shù)。