“氢舟”已过“三重山” 长江首艘氢燃料动力船首航
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  伴随着悠扬的汽笛声,在三峡大坝下游江面上,一艘蓝白相间的轮船缓缓驰离码头。这艘名为“三峡氢舟1”号(以下简称“氢舟”)的船舶,是我国首艘入级中国船级社的氢燃料电池动力船。
  氢从水中来,回到水中去。利用三峡电站发出的绿电制氢,供氢舟使用,产生水再流入江中……为实现这一目标,中国长江三峡集团有限公司(以下简称“三峡集团”)联合多家单位组建研发团队,经数载攻关,终获成功。
  氢舟的投用,标志着“氢化长江”迈出实质性步伐,对推动长江经济带坚持生态优先、绿色发展,具有重要示范意义。
  匹配“大心脏”
  “静”是氢舟的最大特点。如此友好的性能,源自研发团队给氢舟配置的氢燃料电池。氢燃料电池在车辆交通领域应用有成熟方案,但在船舶交通上,却无经验可循。首次上船测试,氢燃料电池就出现原因不明的功率波动,引发停机检查。
  究竟是哪里出了问题?科研团队反复分析研究各个系统,最终发现是系统间匹配出了问题。“症结”最终被锁定在动力系统的能源管理策略上。
  船行江上,自主形成小型电网。氢燃料电池首次入网,需要制定专门的管理策略。氢燃料电池发电反应迅捷,但氢气供给却略有延迟。这一时间差会造成电网电压高频波动,触发应急保护,导致停机。
  团队立即着手优化能源管理策略,协调氢燃料电池与应急电源之间的能量输出,让应急电源在电网需要时及时顶上;同时,调整动力系统输出电压保护阈值,使其适应环境变化,避免发生停机故障。后续测试中,研发团队明显感觉到,氢燃料电池这颗“大心脏”与其他系统实现了高效匹配、协同运转,让氢舟操控起来更加得心应手。
  闯过“压力关”
  在氢舟即将首航测试时,蜂鸣器突然警报迭起,提示燃料电池供氢管道入口压力过高,电池模块无法启动。这意味着,氢舟不仅没了动力来源,用氢安全也面临挑战。
  氢舟储氢舱室有32个储氢罐,罐内氢气最高压力可达35兆帕;而燃料电池入口的供氢压力须保持在0.6至0.8兆帕。
  只有通过减压装置,才能把二者连接起来。但是,在更换减压阀后,系统再次报警。经过多次研究,团队将吹扫流程前置至减压阀高压端,改低压放空为高压放空。再三验证后,故障消除,供氢系统安全可靠,氢舟平稳启动。
  定制“加氢臂”
  氢舟已动,氢从何来?与氢能汽车加氢相比,船舶的氢气加注量大、持续时间长,还要考虑在突发状况下,具备紧急切断船岸连接的功能。此外,氢舟泊岸时,船岸距离不固定。不同季节,垂直方向会有10余米的落差;受强风、水流等因素影响,水平方向也会产生数米误差。船舶充氢口位置变化莫测,且加氢管道内气压高,难以人为控制走向。显然,陆上静位加氢方案无法照搬。经过研究,“折叠机械臂牵引高压软管”方案应运而生。不久后,一座为氢舟量身定制的“加氢臂”矗立在杨家湾码头绿电绿氢示范站前。它能在水平距离10米内、垂直落差5至13米内灵活加氢。
  如今,氢舟已成功越过能源管理、安全运转、氢气加注“三重大山”,穿梭于三峡大坝和葛洲坝之间,在一江碧水中开展运输、巡查、应急等工作。 (科普滨州)