高寒高海拔低碳智能微网关键技术研究及系统集成示范
技术描述
珠峰国家自然保护区高寒高海拔的环境使得当地普遍存在缺氧、难以供暖和供电问题，虽然当地太阳能和风能等可再生能源丰富，但其具有显著的间歇性和不稳定性，无法实现稳定的供暖和供电。本项目采用理论模拟与试验相结合的方法对低温热泵供暖系统和低温电池系统特性开展研究，明确零部件优化参数设计和系统优化方向；开展发电系统内外能量研究、发电系统与储能模块的匹配、发电系统与系统负载（热泵供暖系统、富氧系统）功率的匹配研究，明确系统集成参数化设计，最终开发出一套由光伏发电系统、风力发电系统、储能系统、低温热泵供暖系统以及氧富集系统的电-暖-氧联供的低碳智能微网系统，通过将光伏发电系统、风力发电系统与储能技术结合实现太阳能、风能到电能的实时储存和移时管理，有效解决可再生能源间歇性和波动性的难题；此外，该系统耦合了低温热泵供暖系统和氧富集系统，可实现热-电-氧联供，为我国高海拔地区的多能互补提供技术积累和推广模型。
技术优势
一、本技术的核心竞争力如下： 1、控制方面：智能微网系统集成光伏、风力发电、低温热泵供暖、氧富集以及储能系统，基于各子系统参数，使用机器学习方法构建智能控制模型，基于系统运行过程数据，反馈数据、各子系统的能量资源与需求着手，对模型进行修正优化，做到“能源-储能-负荷”一体化调控，保障电网间功率平滑交换的同时，最大程度的利用可再生能源。 2、低温热泵供暖技术 针对CO2特性，优化CO2热泵系统架构，明确跨临界高压控制规律和CO2随高压的迁移规律，开发最优高压控制策略，解决了常规热泵低温制热性能不足的难点，实现-40℃环境温度下稳定使用。 3、低温电池技术 基于富锂三元锂正极多级微纳结构、凝胶电解液抗低温低压改性技术和相转变智能控温薄膜涂层材料技术，实现电池在低温低压环境下电量和功率可调节、提高电能利用率和平衡负载，最终实现-40℃环境条件下的稳定使用。 二、市场竞争预测 目前市场上虽然有智能微网产品，例如云南电网在三坝乡建成高海拔水光储智能微电网、中航集团在西藏那曲加贡村村委会实施的风光互补功能系统集成示范项目显示了智能微网技术在这些地区的实际应用和推广，但是针对珠峰高寒高海拔的智能微网研究目前尚属空白，本项目实施可以解决缺氧、难以供暖和供电问题，实现热-电-氧联供，为我国高海拔地区的多能互补提供技术积累和推广模型。
效果指标
一、目标市场和市场规模 高寒高海拔地区的智能微网产业化前景是非常广阔的。这些地区由于地理和气候条件的特殊性，传统能源供应方式往往难以满足需求，而智能微网作为一种高效、可靠的能源供应方式，能够很好地适应这些地区的能源需求。 当前目标市场规模20000万/年，主要集中在清洁取暖、微网储能、太阳能供暖、多能互补系统、科技援藏项目以及农牧区清洁能源需求等方面。随着技术进步和政策支持，这些市场领域有望进一步扩大。 二、成果的推广、应用和示范情况 1、低温电池方面： 开展了大量的储能电池的基础和应用研究工作，对储能材料的可控制备、电化学性能测试和机理分析方面积累了丰富经验，开发了柔性可膨胀收缩纤维隔膜和高稳定性富锂三元材料，设计准固态电解质和多孔集流体抑制低温枝晶，以低温硫正极为示范对低温动力学提升展开研究。主持中科南京绿色制造产业创新研究院课题《宽温域长寿命高安全性锂离子电池关键技术》，参与江苏省“双创”企业创新项目《宽温域长寿命高安全性锂离子电池关键技术开发与产业化》，主持校企合作项目《智慧路灯照明及控制技术咨询》。 2、低温热泵方面： 在低温热泵空调系统方面，开发了热泵空调系统能量分配协调机制和智能控制系统，解决了-20 ̊C 低温下热泵供暖问题，中国机械工业联合会鉴定“项目总体成果达到国际先进水平”，其中补气增焓高效热泵系统技术、涡旋型线补偿与自适应防泄漏技术、热泵系统节能智能控制技术处于“国际领先水平”，获省部级科技进步奖 2 项(排 2)、中国产学研合作创新成果奖(排 1)、上海市技术带头人称号，主持完成两项国家自然科学基金。 3、智能微网方面： 先后承担和参与了中国南极中山站可再生能源微网系统关键技术研究与示范和常州市光储一体化项目。设计开发出一套由10kWp光伏发电系统、30kW风力发电系统及50kWh规模的新型储能系统的可再生能源微网示范系统以及560kW屋顶光伏+1套500KW/1MWh储能系统。