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全场景氢能港口建设关键技术研究与示范应用

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成果主要完成人

代伟军,齐斌,张峰,田昌明,刘洋,孙正文,王红宾,王心成,周林,谢佳平

项目概况

本项目依托“氢进万家”国家科技示范工程,针对港口装备能耗高、绿色低碳能源供给不均衡的现状,开展了全场景氢能港口建设关键技术研究与示范应用,完成了加氢站建设与安全运营管理、水平运输装备及港口大型装卸设备氢能动力系统开发应用等内容,为加快构建贯通港口氢能制、储、运、加、用全链条,覆盖港口固定式装卸设备、流动式装卸机械和水平运输机械全域多场景氢能源供给与应用体系奠定了基础。项目主要技术内容如下: 1.港口加氢站高频次快速加注技术及安全运营管理体系研究。设计建成国内首座港口用加氢站,创新研发了7kg/min加注能力双枪加氢机和具备二级控温压缩、可频繁启停液驱压缩机,降低卸车压力至3MPa,1kg加氢能耗比行业平均降低40%,显著提高了加氢站运营经济性。开发了氢气泄露三重防御氢安全管理系统和监测分析一体化平台,实现了港口用装备氢能的安全、高效、可靠加注。 2.港口氢能集卡运行高适应性、高可靠性技术研究。国内率先开展氢能集卡港口全工况运行测试,针对港口氢能集卡频繁启停、低速高扭、载重量大的特征,提出了港口专用车型氢电耦合设计需求,优化氢能集卡构型、整车布局、动力系统和控制策略等,实现港口氢能集卡设备成本降低19.2%,运行氢耗降低10%。建立氢能车辆运行大数据采集分析系统,构建了港口典型场景下氢能集卡可靠性及寿命分析模型,车辆平均无故障连续作业时间提高2.5倍以上。 3.港口大型机械装备氢电耦合直流微网供电技术研究。通过提出一种面向港口大型变频驱动设备的高效直流供电方法,有效替代由机载高压电缆卷盘机构、滑环机构等组成的高压交流供电系统,降低系统复杂度并提升可靠性,减轻设备重量12.5吨,降低设备运行能耗4%以上。并可实现与多种分布式电源直接耦合,形成“直流微电网+氢能动力系统”的源-网-荷-储一体化耦合微电网,微电网内馈能就近消纳、高效利用,降低港口整体的碳排放量。 通过超前部署具有产业变革趋势的氢能港口研究项目,实现了以关键技术的重大突破支撑高质量可持续发展下的碳中和,促进了以氢能为代表的新型能源技术的进一步成熟,为全国港口绿色低碳建设起到示范和引导作用。 项目获国际发明授权专利2项、国内发明授权专利7项、国内实用新型授权专利3项,发表专业学术论文2篇(其中SCI 1篇),完成《轨道式集装箱门式起重机氢燃料电池供电系统技术》团标大纲、草案的撰写及评审。

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