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南昌大学光伏研究院院长周浪:光氢储离网独立充电系统理念与实践

2019年11月21日,南昌大学光伏研究院院长周浪出席由中国高科技行业门户OFweek维科网主办、OFweek太阳能光伏网承办的“OFweek 2019(第届)中国太阳能光伏产业大会暨年度评选颁奖典礼”并发表《光氢储离网独立充电系统理念与实践 》主题演讲。

周院长的演讲报告提出了光伏/氢能电动车发展和无缆扩容理念,介绍其光氢储独立系统实践,包括技术方案、拓扑结构和应用体验,进而基于系统运行统计数据对此类系统的优化方向进行了讨论。

图片来源:OFweek维科网

一.太阳能/氢能电动车发展理念

演讲的开场周院长从能源角度出发详细说明了氢能电动车与太阳能电动车在场景应用中优劣势。氢能车短板较多,而电动车相对于氢能车的唯一突出短板是充电时间长,短期内难以在电池上解决。但可以通过电池包整包更换方案解决。

周院长在演讲中说道:氢的资源丰富、成本可以做到很低;氢燃料电池发电也已经是成熟技术(能量效率>55%),而燃料电池的成本随规模化发展必将大幅度降低,氢能必将是未来重要的清洁能源之一。但是我们未必要将氢能发电设备和高压氢气装到每辆车上去,而不妨将将氢能发电系统建在路边,为电动车充电,这同样是氢能电动车,但免除了高压气罐、免除了高压充气站、免除了每车一套燃料电池!

太阳能光伏电力现在已经做到很低,太阳能电动车是我们应该发展的另一个方向。但它有个很突出的短板——需要大量的辐照面积(土地、屋顶等),1000平米面积只能提供~150KWp的电力,而一个高速充电桩的功率就有 60~120KW !大部分充电场所难以满足这个面积要求。与氢能进行互补可以弥补这个短板。 基于光伏和氢能电力及储电配置的离网独立充电系统对于难以解决电力扩容需求的电动车充电场所颇有实际意义,不仅是实现以清洁电力替代电网火电的理念。周浪院长表示,光伏是中国优势产业,其规模和成本已经可以支撑商业化充电,应该尽可能地利用,另一方面,太阳能电动汽车亦将为光伏业带来巨大的市场。

二.光氢储充独立充电系统建设实践

发挥我国光伏技术和产业优势,尽可能利用辐射面积发电,走我们自己的氢能车路线,将氢能放在路边为电动车充电,而不是每辆车都配一个氢能发电机和高压氢气罐。南昌大学光伏研究院率先开展了实现上述理念的实践。设计建设了一个由44kWp光伏车棚、5kW氢燃料电池和120kWh三元锂电堆组成的独立充电系统。其中光伏组件基于研究院自主研发并产业化制造的n型双面高效异质结太阳电池。

该系统已成功连续离网自主运行逾半年,主要用太阳能为校园电动车辆提供充电服务,并维持自身机房空调等电耗。历经长期阴雨季节和酷暑高温季节的考验维持不停机,期间最差情况下启动氢燃料电池发电,或暂时关停充电服务。

周院长随后展示了系统集成应用的南昌大学光伏研究院三项技术成果 :1.非晶硅/晶体硅异质结(HAC)高效双面进光太阳电池技术;目前已与中智电力有限公司合作产业化:  正面功率是320Wp,背面功率是288Wp,现场双面自然进光综合光电转换效率为24~27 %

2.锂离子电池高容量硅-碳负极材料技术;第一代技术已转让给江西正拓新能源有限公司;锂离子电池负极材料比容量为430mAh/g;面向汽车动力的第二代技术已进入中试。

3.低成本高效制氢剂与配套连续供氢系统(后续匹配采用);低成本高效制氢剂效率为1 L/g,成本低于3元/kg。

三.HAC高效双面太阳电池

HAC光伏指基于非晶硅/晶体硅异质结(Heterojunction of Amorphous silicon and Crystalline silicon)的太阳电池技术,HAC光伏具有开路电压高、热衰减系数低的天然优点。是行业公认的近期未来发展方向。光伏研究院全程跟踪HAC I代,进而深入剖析HIT结构,提出了效率更高、成本更低的HAC II代和 HAC III代,周院长说道。目前HAC I代(HIT)太阳电池已在国内实现量产,除研发II代和III代HAC电池技术外,南昌大学光伏研究院继而启动了HAC电池产线装备国产化开发。目前已与苏州帕萨电子装备公司联合完成HAC101型连续立式 4MW规模HWCVD-PVD中试线的设计制造和安装。

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