燃料电池

发力新能源新赛道，助推能源清洁低碳发展。研制具有自主知识产权的10兆瓦级及以上海上风电机组和关键部件。推进新型高效晶硅电池发展，加快钙钛矿等新一代光伏电池的研发。加强燃料电池系统集成与控制、高压和液态储氢等关键技术攻关，重点建设中日（上海）地方发展合作示范区

在复杂多变的国际环境下，全球能源产业布局调整给氢能发展带来新机遇。国际氢能委员会与管理咨询公司麦肯锡联合发布的分析报告《氢能洞察2023》显示，随着全球氢能产业强势增长，到2030年全球氢能直接投资额有望达3200亿美元。中国产业发展促进会氢能分会发布的《国际氢能技术与产业发展研究报告2023》预测，2050年全球氢能需求将增至目前的10倍，届时氢能产业链产值将超过2.5万亿美元。巨大市场预期进一步推升各路资本对氢能产业链的关注度。然而部分正在融资的氢能企业面临融资难度增加、融资周期拉长、交易对价降低、交易附加条件多等情况。氢能企业需要更清晰地认识当前形势并及时进行有效应对。本文对近期世界主要国家和地区氢能发展走向及变化进行分析，基于现阶段我国氢能产业链现状及趋势，研判产业投融资方向。研究认为，上游环节成为氢能产业投融资扩容的新增长极，电解水制氢产业链企业的融资均聚焦于核心材料领域，以燃料电池制备为主体的中游环节是资本重仓的热点领域，输氢管道投资拉动效益显著。

介绍氢能与燃料电池目前在国内外的发展状况、趋势，介绍目前主要的氢能与燃料电池的相关技术及其应用场景。报告表示氢能源是目前重要的储能技术，可再生能源与水电解技术是未来重要的结合方向，研究院的研究重点在PEM水电解制氢技术，与氢能与燃料电池的解决方案与项目示范，目标大力发展氢能源与储能技术。

2021年11月8日，美国威斯康星大学麦迪逊分校研究团队提出了一种基于氨和氮相互转化的氮能源经济。研究发现，将氨添加到含有类铂元素-钌的金属催化剂中会自发地产生氮气，意味着不需要增加额外能量就可以将氨转化为氮，这一过程也可以用来发电。如果该反应发生在一个燃料电池中，使氨和钌在电极表面反应，便可以产生清洁电力。研究团队表示，下一步将弄清楚如何设计相应的燃料电池，并以环境友好的方式创造制作电池所需的原始材料。

储能技术与风电相结合实现电能的时空平移是解决系统运行稳定性问题的有效手段。氢储能具有储存容量大、可实现电热联产联供的优点，具有很大的发展潜能。然而由于风电存在不确定性，氢储能系统在频繁切换工作模式时面临着不确定的热能需求。因此，文中综合考虑氢储能在间歇模式下的热能需求，首先，介绍了氢储能系统接入的电-热综合能源系统基本结构，将风电场与氢储能相结合构成风-氢混合系统；然后，提出考虑风-氢混合系统热平衡需求不确定性的电-热综合能源系统鲁棒区间优化调度模型；最后，基于对偶理论，对所提出的模型转化求解，通过算例对比分析各类情况优化结果，验证了氢储能在促进风电消纳、提高系统能源综合利用率方面的有效性，并证明了考虑电解槽和燃料电池工作温度能提高系统的工作效率并提高风电场并网功率。

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。

对在全球气候问题不断凸显的当下，能源体系脱碳化是实现可持续发展的关键。氢能有着来源广泛、清洁以及安全可控等特点，将成为能源体系脱碳的重点。全球很多政府都制定了相关政策来激励氢能的发展和应用，例如在中国，氢能和燃料电池预计将为实现2060年国家碳中和的官方承诺发挥重要作用，并已被纳入多项经济发展计划和政策。目前，氢能产业发展特别是其在数据中心应用，仍面临着成本较高、技术不够成熟、配套设施不够完善等亟待解决的难题，需要全产业链参与进来共同促进氢能产业未来商业化发展和落地。ODCC始终关注数据中心技术以及氢能产业及其应用的发展，联合相关单位共同编写本白皮书，对数据中心氢能系统现状、需求和当前主流氢能系统等方面进行了详细的梳理，以期更进一步推动数据中心氢能技术的发展。

本报告主要介绍了新能源前沿基础技术（高比能锂电池、氢能燃料电池、光伏叠层电池）、新能源系统集成技术（电动汽车、车网互动、绿色氢能、新型储能）以及新能源革命前景展望三部分。

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。