趙波：持續(xù)開展電氫耦合技術自主研究

　　趙波，中共黨員，長江學者，國家電網有限公司分布式電源和微電網技術實驗室主任，曾獲評浙江省“勞動模范”、科技先進工作者，浙江省國資國企系統(tǒng)優(yōu)秀共產黨員，國家電網公司特等勞動模范、首席專家等。

趙波(右)和同事在測試小型光伏逆變器。劉廣擴 攝

　　國家電網有限公司分布式電源和微電網控制技術實驗室依托國網浙江省電力有限公司建立，是國內分布式電源及微電網領域實驗手段最齊全、設備最先進的實驗室之一。6月6日，在國網浙江電力科學研究院，分布式電源和微電網技術實驗室主任趙波和同事仔細檢查制氫、儲氫等設備的聯(lián)調情況，為國網浙江電力電氫協(xié)同低碳供能實驗室的投運作準備。該實驗室計劃于6月底投運，將用于開展含高密度分布式電源的主動配電網技術、多能微網技術、儲能技術和電氫耦合技術的相關理論及應用研究。

　　今年是趙波工作的第19個年頭。多年來，他致力于分布式電源與微網領域技術研究工作，攻關電氫耦合技術，先后牽頭建成了全國首個兆瓦級獨立海島智能微電網、首個用戶側商用的交直流混合微電網，帶領團隊在浙江的海島、鄉(xiāng)村、產業(yè)基地和工業(yè)園區(qū)等多場景建成氫能示范工程。

　　牽頭攻關電氫耦合關鍵技術

　　2019年政府工作報告提出“推動充電、加氫等設施建設”，氫能首次被寫進政府工作報告。在此背景下，深耕分布式零碳供能技術領域的趙波看到了氫能在電力領域的應用價值，于是開始帶頭研究電氫耦合技術，搭建電氫耦合科技創(chuàng)新平臺和能量管理系統(tǒng)，推動氫能在電力領域的應用。電氫耦合技術能夠實現氫能與電能雙向互動和轉化。加快電氫耦合技術自主研發(fā)，有利于充分調動風光資源，為可再生能源規(guī)?；{提供解決方案，助力新型電力系統(tǒng)建設。

　　“我國氫能產業(yè)發(fā)展雖然具備一定基礎，但在可再生能源電解水制氫及相關燃料電池技術領域起步較晚，且國外已壟斷了大量核心技術專利，電氫耦合技術發(fā)展面臨諸多瓶頸。”趙波回憶說，當時開展電氫耦合技術攻關時受到了部分專家的質疑，認為電氫能量轉化效率不高，在電力系統(tǒng)中引入氫能是多此一舉。

　　“新的道路總會遇到質疑，但若無人勇敢前行，便無從知曉此路通向何方。”趙波說。為了提高電、氫及多種能源綜合利用效率，他帶領實驗室成員查閱文獻、實地調研、請教專家，不斷優(yōu)化技術路線、論證技術可行性。最終，他們提出了多元復雜系統(tǒng)功率及能量混合優(yōu)化調度方法。這一方法在浙江臺州海島氫能綜合利用示范工程中應用后，電-氫-熱綜合利用效率達75.69%，經專家鑒定達到了國際領先水平。

　　2020年，趙波成功牽頭申報國家電網公司在氫能領域的首個國家重點研發(fā)計劃“可再生能源與氫能技術”重點專項。2022年，他再次成功牽頭申報國家重點研發(fā)計劃“緊湊型可再生能源電熱氫聯(lián)產系統(tǒng)模塊關鍵技術”重點專項。在這兩個重點專項的基礎上，趙波牽頭構建了“重大科技項目研究-產品研發(fā)-工程實踐-推廣應用”的電氫耦合技術攻關路徑。

　　提升電氫耦合能效推進成果轉化

　　2021年，趙波帶領實驗室成員開展電氫耦合能量管理系統(tǒng)的自主研發(fā)工作。“該系統(tǒng)集成了運行控制、能源監(jiān)測、功率預測及安全風險分析等功能，可實現多種能源全方位的安全監(jiān)測與優(yōu)化調控。”趙波說。

　　由于氫能綜合利用的過程存在多種能源協(xié)調控制復雜等問題，為了制訂科學合理的電-氫-熱多元復雜系統(tǒng)混合優(yōu)化控制策略，趙波決定自主設計系統(tǒng)的技術架構和核心算法。他帶領實驗室成員利用短短一個月時間掌握了氫-電-熱直流互聯(lián)系統(tǒng)多時間尺度的源-荷能量匹配特性，提出了自主可控的滾動修正魯棒優(yōu)化控制策略。該策略成為電氫耦合能量管理系統(tǒng)的“控制神經”，使得系統(tǒng)具備實用化條件。

　　2023年6月，在分布式電源和微電網技術實驗室提供的技術支持下，浙江寧波一個工業(yè)園區(qū)建成了電氫耦合中壓直流微網工程。實驗室成員完成能量管理分系統(tǒng)調試，開始全系統(tǒng)聯(lián)調時，趙波發(fā)現接入設備的數據量超過預期，系統(tǒng)數據接收功能出現異常。

　　夜晚的工程現場燈火通明，趙波和實驗室成員逐幀排查來自傳感器、底層可編程邏輯控制器、監(jiān)視控制與數據采集系統(tǒng)等關鍵環(huán)節(jié)和設備“四遙”鏈路上的40多個通道上千條報文，發(fā)現是數據發(fā)送端和接收端的配置參數不一致導致了系統(tǒng)異常。趙波帶著團隊成員立即修正。天蒙蒙亮時，看到數據一切正常，趙波才松了口氣。

　　當前，電氫耦合能量管理系統(tǒng)已先后在位于臺州大陳島、麗水縉云、杭州錢塘、寧波慈溪的4個國網浙江電力氫能示范工程中應用，為海島氫能綜合利用、鄉(xiāng)村氫能生態(tài)示范建設、柔性直流-電氫耦合應用、“電、氫、熱、車”耦合直流微網系統(tǒng)提供了協(xié)調控制能源的“智慧大腦”，通過精細化調度提升電氫耦合的綜合能效。

　　把研究生課堂延伸至工程一線

　　趙波堅持在工程現場鍛煉培養(yǎng)人才。他擔任了浙江大學、天津大學、重慶大學等高校的兼職導師。5月7日，趙波帶著今年浙江電科院與華北電力大學、浙江大學等高校聯(lián)合培養(yǎng)的8位碩士、博士研究生新生，來到寧波慈溪電氫耦合示范工程現場，帶領學生們了解制氫裝置、儲能設備、燃料電池等，為他們講解電氫耦合實際運行的機理和應用成效。

　　“只有在工程實踐中多鍛煉，才能成為優(yōu)秀的科研人才，所做的科研才會更加貼近實際需求、更具實用價值。”趙波說。

　　早在2008年，趙波就提出了“微網星途”計劃：實驗室與國內高校、知名廠家聯(lián)合，把研究生課堂延伸至工程一線，提高學生解決復雜工程問題能力、團隊協(xié)作能力和研究創(chuàng)造能力，培養(yǎng)一批創(chuàng)新能力強的復合型科技人才，一體推進科技創(chuàng)新和人才培養(yǎng)。

　　“趙老師對工作和科研有極高的要求，他現場教學的方式幫助我們從實踐中獲取研究靈感，引導我們深入思考如何讓研究成果真正落地。”趙波的學生丁琦欣說。丁琦欣來自浙江大學，參與了國家工程碩博士培養(yǎng)改革專項，于2022年9月參加“微網星途”計劃，成為趙波的學生。目前，已有36名優(yōu)秀學生參與“微網星途”計劃。(馬瑜涵 江航 汪冬輝)