氢燃料

目的 随着国家“双碳”战略(碳达峰、碳中和)的实施，现有的热防护涂层结构难以满足未来燃气轮机热防护涂层的要求。针对掺氢燃气轮机对热防护涂层的需求，提出了抗高温腐蚀的新型环境/热障涂层(environmental/thermal barrier coatings，E/TBC)结构的概念。 方法 从热防护涂层材料和涂层结构的角度，简要回顾及分析了热障涂层(thermal barrier coatings，TBC)、环境障涂层(environmental barrier coatings，EBC)、热障/环境障涂层(thermal/environmental barrier coatings，T/EBC)和热环境障涂层(thermal environmental barrier coatings，TEBC)的发展历程和研究现状，进而考察上述涂层结构与掺氢燃气轮机对热防护涂层需求之间的差距。 结果 将EBC的功能叠加到目前掺氢燃气轮机的热防护涂层上，从而在高温合金基体上形成一种抗高温腐蚀的新型E/TBC结构具有合理性。 结论 通过初步试验，证明E/TBC结构适用于掺氢燃气轮机抗高温水氧腐蚀的热防护涂层要求，指出应大力开展这种新型E/TBC热防护涂层的理论和应用研究。

随着可再生能源渗透率的提升，其不确定性给综合能源系统(integrated energy system, IES)的经济性和鲁棒性带来了极大挑战。为了促进可再生能源消纳以及降低碳排放量，提出了一种基于数据驱动的分布鲁棒优化(distributionally robust optimization, DRO)调度策略。首先，构建了由有机朗肯循环(organic Rankine cycle, ORC)、氢燃料电池和电动汽车等构成的供需灵活响应模型，并引入阶梯碳交易机制来约束系统碳排放量。其次，为了能获取最恶劣情况下的场景概率分布，采用综合范数对风电输出场景的概率分布置信集合进行约束。然后，以在最恶劣场景概率分布下综合能源系统运行总成本最低为目标建立两阶段鲁棒优化模型，并通过列和约束生成(column and constraint generation, CCG)算法对模型进行迭代求解。最后，算例仿真结果表明了所提模型和求解方法的有效性，并分析了阶梯碳交易机制和供需灵活响应模型对提高系统灵活性和低碳经济性的影响。

开发燃料电池分布式发电系统，以氢气作为原料与空气中的氧气发生电化学反应发电。燃料电池系统产生的直流电经逆变器并升压后，接入10 kV 交流电网线。副产水蒸气由洁净水收集装置收集，通过冷凝器回收热能，获取常温液态水，全运行周期清洁无污染。设计自动调节控制系统，可实现故障电堆系统在降容条件下持续运行。

采用加氢站成套装备，将不同来源的氢气通过压缩机增压储存至储氢瓶组，再由加氢机采用分级加注模式为氢燃料电池汽车加注氢气。 自主开发液驱式氢气压缩机、隔膜式压缩机等关键增压设备，开展站控系统标准化设计。建立整站能量流动控制策略，智能控制加注过程，智能调整压缩机启停、储氢瓶组充装，实现加氢站全流程高效节能运行。

针对煤矿开采过程中碳排放量高以及乏风、瓦斯、矿井涌水等伴生能源得不到及时有效利用的问题，提出一种低碳经济运行的矿区综合能源系统(coal mine integrated energy system, CMIES)。首先，为使矿区伴生能源得到充分利用，搭建了一个包含燃气轮机、乏风氧化发电单元、水源热泵等设备的CMIES模型。其次，为降低矿区碳排放量，在CMIES中加入光伏、风电、电转气与氢燃料电池等设备。同时，引入阶梯式碳交易机制与绿色证书交易机制(green certificate trading, GCT)，通过“双机制”模型来约束系统碳排放、激励新能源设备出力。最后，调用CPLEX商业求解器，以购能成本、新能源设备运行成本、碳排放成本最小为目标函数进行求解。结果表明：优化后的CMIES碳排放量显著降低，运行成本大幅减少。

采用氢燃料电池发动机替代柴油发动机，并使用工业副产氢气，全程无排放。采用低铂载量高性能膜电极，反应电压高，从根本上提高发电效率、降低生产成本。配合高功率电堆层叠组装和密封技术、系统控制和优化技术，提高发动机效率。发动机系统兼容热回收技术，低温时为车内供暖。

“绿色办奥”作为北京冬奥会四个办奥理念之首，是中国向世界作出的庄严承诺。1月28日北京冬奥组委发布了《北京冬奥会低碳管理报告（赛前）》（简称《报告》）。《报告》指出北京冬奥会赛时交通服务用车中清洁能源车辆（非传统能源）在小客车中占比100%，在全部车辆中占比84.9%。其中，氢燃料车共有816辆，占比接近20%。据悉，这是截至目前世界上最大规模的氢燃料电池汽车示范应用场景。

近年来，无人机已广泛应用在电力设备巡检，已成为基层班组“要用、爱用”的“工具化”常规运维装备。电力巡检无人机多为锂电多旋翼无人机，续航时间在25-40分钟左右，成为制约电力无人机巡检技术应用瓶颈性难题。 氢能无人机动力来源于氢燃料电池，相对传统的锂电无人机，氢能无人机续航能力为同类型锂电无人机3-5倍，具有多挂载、安全性好、清洁无污染、零下低温适应性等特点，已广泛应用于电力线路精细化巡检、故障特巡、应急巡灾等多个场景。

氢燃料电池因为高能量密度与清洁低碳的特性，在供能领域受到广泛关注。但由于目前加氢基础设施较少，成本较高，且氢燃料电池动态响应较差，故常采用蓄电池和超级电容与氢燃料电池相结合的氢-电混动方式，给无人机、汽车等载运工具提供动力。混合动力系统的能量管理策略对系统动态性能、经济性及电池寿命等参数有着极大的影响，因此，其选用和设计对于控制目标至关重要。介绍了混合动力系统供能原理及方法，根据不同的控制目标，综述了不同的能量管理策略的应用现状与研究进展，分析其特性与应用场合。最后，提出了氢-电混合动力系统能量管理策略面临的挑战，并对其未来的发展方向进行了展望。

6月15日，国内首台百千瓦级FCPS-S120船用氢燃料电池发电系统型式认可证书颁发仪式在浙江宁波举行，中国船级社（CCS）为国家电投集团氢能科技发展有限公司（以下简称“国氢科技”）颁发了型式认可证书，这标志国氢科技在氢燃料电池技术应用领域取得了新突破。