廣州南沙小虎島電氫智慧能源站，一輛黃色的氫能應急電源車緩緩駛入前來加注氫氣。近日，南方電網公司廣東廣州供電局研制的基于固態儲氫技術的氫能應急電源車成功在廣州南沙供電局試運行，在國內率先實現不間斷、零感知、環保、清潔保供電。
今年3月，南方電網公司廣東廣州供電局在廣州南沙完成小虎島電氫智慧能源站建設，該站是國內首個應用固態儲供氫技術的電網側儲能型制加氫一體站，支撐了基于固態儲氫技術的氫能應急電源車首次投放使用。目前，該項目已經列入《廣州市能源發展“十四五”規劃》，是在國內率先開展集成應用于交通和電網的氫能全產業鏈示范，有力推動了我國氫能新技術應用和新模式落地，促進了氫能與電能互補融合。
“能源站通過氫能的制取、儲存、發電、加氫一體化，實現‘綠電’與‘綠氫’的靈活轉換，這一重大變革性技術，未來有望成為支撐電力系統向高級形態演化的重要驅動力量。”中國工程院院士王成山說。
固態儲氫技術更好地支撐城市供電保障
基于固態儲氫技術的氫能應急電源車是廣州供電局科技項目“基于固態儲氫技術的氫能應急電源車集成研究”的研發成果，項目旨在攻克氫能應急電源車整車設計、配置優化、運行控制、系統集成等關鍵核心技術，該電源車是近年來氫能應用領域具有技術引領性及轉化價值的科研成果之一。
廣州供電局氫能中心技術人員黃旭銳介紹，該氫能應急電源車相較于以往傳統的應急發電車，不僅實現了100%綠色低碳用能，還集成了固態儲氫系統、氫燃料電池發電系統、鋰離子電池儲能系統等多種元件，其中，固態儲氫系統可存儲100kg氫氣，搭載的4個額定功率50kW的質子交換膜燃料電池，可在200kW額定發電功率下持續供電6小時。“針對燃料電池系統綜合能源利用效率低下的問題，基于多種電堆/系統的檢測分析手段，結合固態儲氫系統運行特性，我們提出了耦合固態儲氫系統的燃料電池高效余熱利用技術，實現了燃料電池發電系統運行時的動態熱平衡、供給固態儲氫系統的熱能按需調控以及系統氫氣供給狀態平衡，大幅提高了系統的綜合能源利用效率。”黃旭銳說。
該氫能電源車融合了多種創新性技術，包括“固態儲氫技術”和“燃料電池高效余熱利用技術”等，成果具有安全安靜、清潔綠色、環境友好、不間斷供電、電能質量高、系統集成度高、儲氫壓力低等諸多優點，可滿足應急保電、應急搶修、不停電檢修、電能質量治理等多場景應用要求。
該項目成果核心技術和設備全部國產化。燃料電池發電系統采用先進的質子交換膜燃料電池發電裝置，可以實現最高0-120%額定功率范圍內的秒級快速調節。固態儲氫裝置的核心——儲氫合金，主要來自于我國相對過剩的高豐度鈦資源，成果如果進一步推廣，可促進我國鈦資源的高效利用。該車其余搭載的UPS系統、鋰離子儲能系統等，均為我國已有成熟技術，擁有較強的推廣可行性。
“廣州供電局在國內率先研制并應用基于固態儲氫技術的氫能應急電源車對城市配電網和重要負荷開展保供電作業，是電力企業站在自身社會責任上對電氫融合領域科技創新的一次重要探索。”廣州供電局氫能源研究中心總經理雷金勇表示。
電氫融合推動大規模穩定消納清潔能源
氫能應急電源車的投放，離不開能源站的支撐。走進廣州南沙小虎島上的電氫智慧能源站，似乎看到一個縮小版的煉油廠：密布的管網，蓄水罐、儲氣罐，加上各種壓力表，銀灰色的主色調呈現了一種簡約、整潔的工業之美。
這是一套從電解水制氫，到固態氫儲存，再到加氫、燃料電池發電，余電并網的一整套系統。“氫氣在電網的應用場景在這里幾乎齊活了。”廣州供電局氫能源研究中心副總經理潘軍告訴記者。
氫能是“產業”和“產品”，而氫儲能是氫能產業發展起來后，呈現出來的一種產業“外特征”，是一個抽象概念，類似電動汽車產業、虛擬電廠概念等。“氫儲能”豐富了新型電力系統的調節資源，提升了電網韌性，助力更多的新能源并網消納。而氫能產業這種“儲能”特性，核心在于氫氣這種物質的制取、存儲、運輸、消費，與之相關的技術已成為全球研發重點。
小虎島電氫智慧能源站采用的，是名為“固態儲氫”的技術。其原理是將氫氣與合金發生化學反應，氫原子進入金屬的空隙中存儲，生成了一種叫“氫化物”的固態物質，當需要對外供氫時，升高氫化物的環境溫度就可以釋放氫氣。
“相比于高壓氣態儲氫和低溫液態儲氫，固態儲氫的體積儲氫密度高、充放氫壓力低、安全性好、可跨季節長周期存儲。”廣州供電局氫能源研究中心盧彥杉博士介紹。
能源站所采用的核心技術和裝置同樣全部國產化，固態儲氫裝置核心單元的體積儲氫密度指標達到國內領先水平。不僅如此，固態儲氫裝置可替代傳統加氫站中的氫壓縮機、高壓儲罐和純化系統，使單站建設成本節約200余萬元。
雷金勇介紹：“能源站采用電解水制氫，采用固態儲氫裝置儲氫。氫氣可以用來發電，支撐電網調峰，解決了電網靈活性調節資源不足的問題；固態儲氫裝置也可以為氫燃料電池車加氫，解決了傳統加氫站機械壓縮氫氣容易泄漏、儲氫壓力高帶來的安全風險問題。”能源站是能源網和交通網融合的新型能源基礎設施，具有“氫儲能”特性，對于粵港澳大灣區構建新型電力系統和新型能源體系有重要意義。