周浪教授-光氢储充离网独立充电系统理念与实践-solarbe文库

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OFweek 2019第十届太阳能光伏产业大会光氢储离网独立充电系统理念与实践周浪南昌大学光伏研究院江西省太阳能光伏重点实验室江西省锂离子电池负极材料技术工程研究中心江西昌大高新能源材料技术有限公司江西省 HAC太阳电池产线装备及辅材国产化创新平台 2019-11-21 深圳目录  电动车 vs 氢能车全局图景  南昌大学光氢储充独立系统建设与运行概况  HAC高效双面太阳电池研发与产业化  硅碳复合锂电负极材料研发与产业化  低成本高效制氢剂研究 EV HV 动力锂电堆氢燃料电池发电系统高压氢罐 10～ 30锂电堆里程 300-600 km 600 km 续航充电 30～ 60分钟充氢 5分钟安全性续航站点充电桩（简单廉价）高压充氢站（复杂昂贵）能源供应电网 /电缆罐运。管道环保 √ 成本较低较高技术成熟仅日本相对成熟当前技术水平下的大致评估氢能车短板较多，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。组织管理上不容易，但比切换到氢能要简单得多更直观地看今天电已经很便宜，输运也很便利，我们为什么要在每辆车上发电，还在每辆车携带高压氢气燃料氢能汽车技术难度大，日本遥遥领先，我们很难跟得起但是有必要去跟吗氢能电动车概念氢的资源丰富、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），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我们可以将氢能发电系统建在路边，为电动车充电免除高压罐、免除高压充气站、免除每车一套燃料电池太阳能电动车概念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，太阳能电动汽车将带给它巨大的市场但它的短板也很突出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。与氢能互补无缆扩容概念电动车的电网充电带来十分可观的电力扩容需求，成本巨大，特别是在高速公路服务区。投资充电桩或相对容易，投资电力扩容就相对难了。太阳能 /氢能电动车概念不仅仅是完全清洁环保，它更重要的价值是替代电网扩容需求，相当于原地无电缆扩容目录  电动车 vs 氢能车全局图景  南昌大学光氢储充独立充电系统建设与运行概况  HAC高效双面太阳电池研发与产业化  硅碳复合锂电负极材料研发与产业化  低成本高效制氢剂研究光氢储离网独立充电系统从概念到实践，南昌大学 “世界一流学科 ”建设示范项目之一太阳能光伏车棚（ 44KWp）锂离子电池组 120kWh 氢燃料电池 5kW 2汽车交流充电桩 16电单车充电接口  离网系统完全脱离电网；  一级供电单元太阳能光伏车棚，首供充电桩，多余电力存入锂离子电池组；  二级供电单元锂离子电池组，作为缓冲电源，光伏供电不足时启动；  三级供电单元氢燃料电池，上述二者不足时启动。  所涉启闭、分配条件和参数由系统在运行中不断学习优化并自动执行完全不依赖于电网为电动车辆充电其中  江西正拓新能源和江西迪比科捐赠了本系统中的 120KWh三元锂离子电池堆电芯；  北京海瑞克科技发展有限公司设计并捐赠了本系统中的高压超级电容系统籍此诚挚谢意系统拓扑结构系统各单元实时运行状态系统运行实时远程监视概况页面 11月初某日运行情况实录光伏发电量电池堆电压充电服务输出系统迄今已独立自动运行六个月（不停机），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。期间包括连续达一周的阴雨天，没有出现因电力耗尽而自动关机。最差情况下启动氢燃料电池发电，或暂时关停充电服务。触动、振奋社会脉搏，一夜刷屏  “光氢储充 ”的发展方向是切合社会和时代需要的粗略统计新浪网、凤凰新闻网、人民网、财经网、环球光伏网、储能网、国际电力网、中国分布式能源网、南昌新闻网、江西教育网、北极星电力网、国际太阳能光伏网、 OfWEEK 网、氢能网、中国工业电器网、中国仪表网、光储亿家网、输配电设备网、集贤网、储能一号网、江西电台小结 - 发挥我国光伏技术和产业优势，尽可能地利用辐照面积发电 - 走我们自己的氢能汽车路线将氢能放在路边为电动车辆充电。而不是每辆车都配一个氢能发电机和几个高压氢气罐以低压供氢驱动的充电代替高压充氢 让完全清洁的光氢储充系统来解决这一切光伏电力（国外空间更大）氢燃料电池锂离子电池以配套 100万辆纯电动汽车 / 每辆车年里程 10000 公里估算 ,总电耗 106 x 102 x 16 1.6 x 109 kWh 需～ 1.6 GWp光伏 or ～ 372 MW氢电（按每天开机 12hr计）太阳能 /氢能电动汽车概念行将带来的新能源市场该系统集成应用了南昌大学光伏研究院三项技术成果  非晶硅 /晶体硅异质结（ HAC）高效双面进光太阳电池技术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  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。  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。目录  电动车 vs 氢能车全局图景  南昌大学光氢储充独立系统建设与运行概况  HAC高效双面太阳电池研发与产业化  硅碳复合锂电负极材料研发与产业化  低成本高效制氢剂研究 HAC光伏概念 - 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，取其英文首字缩写命名 - HAC光伏具有开路电压高、热衰减系数低的天然优点。是行业共认的近期未来发展方向。 2018年 11月南昌 “ 第一届非晶硅 /晶体硅异质结（ HAC）光伏技术与国产化道路论坛 ” 正式推出 HAC光伏概念 HAC光伏并非只是一种太阳电池 . - 由日本三洋推出，历经三十多年发展至今的 HIT（三洋商标）太阳电池，即为一种 HAC电池。可以算作 HAC I代。已在中国实现小规模产业化（ 2018年全国总产能～ 1GW，产品平均能效达 23），但装备还主要依赖进口。 - 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。 26 HAC I代（ HIT）电池基本结构我们的结构与工艺创新（保持领先的“后手”，十余项专利） 1 非晶硅氢 p层分为 p掺杂浓度高低两层  提高转换效率 2 非晶硅氢本征层掺氧  提高工艺稳定性，扩大工艺窗口 2011年 2017年中智电力（泰兴）黄海宾博士在车间 2017年 2011年 2018年中智二期黄海宾博士在中智车间两项工艺创新 1 Dual layers emitters  higher Eff. 2 Oxygen doping to i-a SiH  wider process window, higher stability 平均产线电池效率 22.8 ，最高 23.4 国内首家非海归团队成功实现 HIT太阳电池产业化光伏研究院 I代 HAC光伏历程 from Lab to Fab. 光伏研究院 II代 HAC光伏， HACD （ HAC with Diffused front field 自主设计制造的第一片 HACD电池  前表面重掺杂晶体硅前场 SiNxH 银栅线  低寄生光吸收损失  低串联电阻  低 ITO消耗量单面 TCO  低设备成本  背表面非晶硅发射极 TCOAg栅线  保持 a-SiH/c-Si的高开压优势光伏研究院 III代 HAC光伏， HACL （ HAC with Localized pn junction -进一步提升效率 -完全省去 TCO层，降低成本提出结构和制程设计，组织多边国际交流合作 30 研制核心产线设备参展 SNEC国际光伏展会目标年产 150MWp HWCVD 价格 2600 万元进口价格的～ 40）