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近日，由上海科學(xué)院牽頭抓總，跨領(lǐng)域、跨建制、跨行業(yè)組織實施的新疆多能互補(bǔ)綠氫儲用集成應(yīng)用示范項目“沙漠一號”完成驗收，通過這一“科技援疆”項目，將幫助新疆等西北地區(qū)充分利用新能源實現(xiàn)穩(wěn)定用電，也成為上科院轉(zhuǎn)型后首個順利實施的系統(tǒng)化項目。

“這個項目主要是解決當(dāng)?shù)?a href="http://kuainv.com.cn/news/search.php?kw=%B9%E2%B7%FC" target="_blank">光伏消納的瓶頸問題。”上?？茖W(xué)院技術(shù)研發(fā)中心副主任毛火華向上?？萍冀榻B道，“沙漠一號”的項目緣起，是上海科技系統(tǒng)干部在援疆過程中發(fā)現(xiàn)的真需求：新疆地區(qū)光照時間比較長，晝長夜短，當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)了很多的光伏發(fā)電站，但是大規(guī)模的光伏發(fā)電存在間歇性和波動性的問題，會出現(xiàn)大量“棄電”，如何利用好這些“棄電”，避免資源浪費(fèi)？“沙漠一號”這一項目便應(yīng)運(yùn)而生。
解決當(dāng)?shù)毓夥{的瓶頸問題

據(jù)悉，“沙漠一號”項目主要包含光伏系統(tǒng)、儲能系統(tǒng)、制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、燃料電池系統(tǒng)、氣電聯(lián)控系統(tǒng)，目標(biāo)就是把光伏產(chǎn)生的不穩(wěn)定電通過儲能管理系統(tǒng)變成穩(wěn)定的電供當(dāng)?shù)厥褂茫瑫r在光伏發(fā)電處于峰期時，把多余的電用來電解水制氫，并進(jìn)行固態(tài)儲氫，光伏發(fā)電處于谷期的時候，將儲備的氫能通過燃料電池轉(zhuǎn)換成電能。
在上?？茖W(xué)院，記者看到了“沙漠一號”的實景沙盤，其中，兩個集裝箱引人注目，這兩座集裝箱就是“沙漠一號”的本體：“我們把所有的子系統(tǒng)集成到了兩個20尺的集裝箱以內(nèi)，形成了一座方便運(yùn)輸?shù)囊苿邮诫娬荆覀冎苯泳涂梢岳饺魏涡枰牡胤健?rdquo;毛火華介紹道。

2023 年3月初，“沙漠一號”項目順利完成驗收，正式交付莎車縣商務(wù)和工業(yè)信息化局，將應(yīng)用于莎車縣阿熱勒鄉(xiāng)巴旦木產(chǎn)業(yè)園。“項目投入使用后，可以幫助園區(qū)企業(yè)實現(xiàn)穩(wěn)定用電，通過示范應(yīng)用，后續(xù)還可以助力新疆地區(qū)實現(xiàn)季節(jié)性電網(wǎng)負(fù)荷谷峰調(diào)節(jié)，大幅提升可再生能源的利用率。”莎車縣商務(wù)和工業(yè)信息化局表示。

“我們現(xiàn)在每天可以給這個產(chǎn)業(yè)園區(qū)產(chǎn)大概200-300度電。”毛火華介紹道，在“沙漠一號”的幫助下，目前該產(chǎn)業(yè)園區(qū)已基本不再走市電，實現(xiàn)“用電自由”。

毛火華介紹道，這套裝置在后續(xù)也具有放大與遷移的潛力，目前，甘肅、云南等地區(qū)正在接洽“沙漠一號”的應(yīng)用。“200度電是根據(jù)他們的用電需求提出來的，如果當(dāng)時他們提出來需要1000度電，我們也會按照1000度電的再把它放大一些。”基于這一套裝置的集成創(chuàng)新經(jīng)驗，光伏規(guī)模、儲氫規(guī)模的放大并非難事。
與時間賽跑的“上科速度”

作為一套集成創(chuàng)新的系統(tǒng)解決方案，“沙漠一號”嘗試了許多創(chuàng)新技術(shù)，“這些技術(shù)原來都有基礎(chǔ)，但技術(shù)沒有得到驗證，沒有進(jìn)行工程化應(yīng)用。”毛火華介紹道，“從技術(shù)上，我們不僅要把單個系統(tǒng)的功能做完善，同時每個系統(tǒng)的工程設(shè)計要符合裝入集裝箱的要求，同時通過要?dú)怆娐?lián)動系統(tǒng)，把所有的標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，這是技術(shù)上的難題。”

同時，整體系統(tǒng)在極端條件下的抵抗能力，也是一個重要挑戰(zhàn)。“新疆的高低溫特別懸殊，夏天可以達(dá)到四五十度，冬天可以達(dá)到零下三四十度。”毛火華介紹道，“我們主要并不怕熱，我們怕冷，因為冷會把設(shè)備凍住。”

在整個項目推進(jìn)過程中，除了技術(shù)的攻關(guān)，項目團(tuán)隊還經(jīng)受了不少挑戰(zhàn)。就在項目剛立項不久，新冠疫情拖住了進(jìn)程。為保障項目按時交付，項目組及時調(diào)整工作計劃，在線上組織開展總體技術(shù)方案討論評審、各分系統(tǒng)技術(shù)方案討論評審等共計30余次會議，并與新疆前指、莎車分指以及用戶單位進(jìn)行充分溝通，提前將所有設(shè)計工作、合同細(xì)節(jié)以及新疆現(xiàn)場的實施方式等全部論證確認(rèn)，確保了所有系統(tǒng)的研制工作全面同步啟動。
如果說疫情考驗了上?？茖W(xué)院組織項目的能力，那么極端的天氣則考驗了項目組的執(zhí)行力。2022年，上海經(jīng)歷了持續(xù)的高溫日，團(tuán)隊不折不扣完成了系統(tǒng)的調(diào)試工作。由于“沙漠一號”體積大，只能在室外環(huán)境下調(diào)試，團(tuán)隊人員戰(zhàn)高溫、斗酷暑，白天靠著冷風(fēng)機(jī)，晚上加班睡帳篷，爭分奪秒的把時間搶了回來。

經(jīng)過一個多月的緊張調(diào)試，系統(tǒng)運(yùn)行正常，達(dá)到交付條件，然而因為疫情原因，人和設(shè)備都無法入疆。項目組再次調(diào)整計劃，用光伏方陣和各類負(fù)載模擬新疆現(xiàn)場運(yùn)行環(huán)境，確保系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。最終在兩個20尺的集裝箱內(nèi)集成了總控、PCS、鋰電儲能、制氫、儲氫及燃料電池等多個系統(tǒng)，經(jīng)過7天時間被安全地運(yùn)輸?shù)搅诵陆F(xiàn)場。

設(shè)備運(yùn)抵當(dāng)?shù)?，還得繼續(xù)調(diào)試。12月底，莎車的室外溫度已經(jīng)低至零下20度，經(jīng)受疫情考驗的項目團(tuán)隊依舊堅守崗位，順利完成調(diào)試工作。2023年3月，項目組再次入疆，在缺水、缺電等不利條件下，克服重重困難，保證項目順利驗收。
新型舉國體制優(yōu)勢下的實踐探索

2020年，上?？茖W(xué)院深入推進(jìn)科技體制改革，明確了新時代新使命新定位，回歸姓“科”本質(zhì)，成為組織科研的科研組織，強(qiáng)調(diào)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，充分運(yùn)用四十多年來積累的寶貴資源與經(jīng)驗，發(fā)揮資源調(diào)配能力與科研組織能力，不斷破除制約科技創(chuàng)新的制度“藩籬”，做強(qiáng)市場化的創(chuàng)新主體。

上?？茖W(xué)院體制機(jī)制改革后推進(jìn)建設(shè)的新型研究所也發(fā)揮了重要作用。“沙漠一號”的總部設(shè)在上海科學(xué)院新能源技術(shù)研究所——這是上?？茖W(xué)院借鑒弗朗霍夫等科研機(jī)構(gòu)的模式，與上海航天能源有限公司共同建立的非獨(dú)立法人機(jī)構(gòu)。新型研究所可以根據(jù)創(chuàng)新鏈的需求，遴選出專業(yè)團(tuán)隊，建立“科研特區(qū)”，在人員管理、資金使用和成本核算上具有相對獨(dú)立性，讓團(tuán)隊對成果的處置有優(yōu)先相應(yīng)比例的占用權(quán)，成為“科研事業(yè)部”。同時上?？茖W(xué)院對新型研究所給予品牌、資金、人才、政策、市場等方面的支持，做足“加法”，爭取“乘法”，互利共贏。

作為上?？茖W(xué)院轉(zhuǎn)型后承擔(dān)的第一個真正意義上的系統(tǒng)化項目，制度和規(guī)范建設(shè)尤為重要。項目辦在項目推進(jìn)過程中，認(rèn)真向航天單位學(xué)習(xí)項目管理知識和經(jīng)驗，建立項目的基本規(guī)范，實現(xiàn)項目管理的科學(xué)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化、數(shù)字化，形成了“沙漠一號”工作手冊，同時制定“沙漠一號”工作計劃、研制計劃和安裝調(diào)試計劃三張大圖，通過“掛圖作戰(zhàn)”，嚴(yán)格把控時間點(diǎn)、里程碑，研制和調(diào)試計劃精確到天，責(zé)任到人。

“‘沙漠一號’是一個典型的集成應(yīng)用項目，上科院充分發(fā)揮科研總部功能，通過發(fā)揮“集中力量辦大事”的制度優(yōu)勢，組織各相關(guān)優(yōu)勢領(lǐng)域的單位、團(tuán)隊，形成科學(xué)統(tǒng)籌、協(xié)同攻關(guān)的科研組織范式，不斷強(qiáng)化科技攻關(guān)能力和戰(zhàn)略科技力量。我們將從中總結(jié)可復(fù)制可推廣經(jīng)驗，將項目成果應(yīng)用于更多科研領(lǐng)域，為加快建設(shè)科技強(qiáng)國貢獻(xiàn)上科院力量。”上科院相關(guān)負(fù)責(zé)人表示。

原標(biāo)題：緣起真需求，破解光伏“棄電”之難題｜“沙漠一號”助力科技援疆