张宸宇：绿色能源“碳”索者

孙婷 喻建瑜

张宸宇团队建成国内首个光储直柔电力用房零碳建筑。

6月3日，国网江苏电科院配电网技术中心副主任张宸宇带领团队对全省配网分布式光伏承载力评估，科学引导光伏有序发展，探索更科学的户用分布式光伏接入解决方案。

2016年，张宸宇入职国网江苏电科院，扎根电网生产一线，从事分布式新能源、配电网等领域相关研究工作，先后获江苏省政府奖、中国电力奖、中国机械奖等重要省部级科学技术一等奖励7项，获授权发明专利10余项，入选2021年中国电机工程学会“青年人才托举工程”，还兼任中国建筑节能协会光储直柔专业委员会副主任委员、低压直流设备与系统标准化技术委员会委员等多个社会团体职务。

1%的争取 让微网路由器成各国关注焦点

2017年是能源转型重要的一年，全球气候变暖日趋严重，推广应用新能源成为各国节能减排的重要措施，能源综合有效利用成为发展趋势，其中分布式可再生能源发电成为能源转型的主阵地。

“分布式可再生能源所发的电是直流电，而我们用的是交流电，直转交，就需要有个高效电能转换设备去实现，这就是电力电子变压器——俗称微网路由器。”张宸宇介绍，彼时，该研究在国内尚属空白，国网江苏电科院联合中国科学院电工所等国内头部科研单位成功牵头申报当年度国家重点研发计划项目。

电力电子专业领域研究正是张宸宇博士期间的研究方向，当专业遇到了攻关，他视为施展才华的舞台，作为团队骨干力量承担样机设计、测试、调试等工作。

微网路由器，在设计阶段，团队经过反复论证整台设备的效能最高为95%，这也是效能转换的临界点，国际上一直未能突破。而他们却将目标定在了96%。

这看似微不足道的1%，对于3兆瓦路由器来说全年满负荷运转可节约50多万度电，相当于节约220吨标煤。2018年4月底，张宸宇和团队成员将样机的36个模块上千个电子单元逐个进行测试，再组装起来测试，选取最优参数，单测的参数在组装后会有变化，且无规律，他们就反复测试，连续工作了两个多月，终于找到了最佳参数，实现了样机综合效能达到96%以上。

2018年10月18日，“一带一路”能源部长会议暨2018国际能源变革论坛在苏州召开，微网路由器成为各国专家关注的焦点，国际大电网会议（CIGRE）主席De Jaeger兴奋地表示：这个装备代表了配网未来发展方向。

零碳的攻关 技术引领未来建筑新风尚

2023年3月30日，国内首个光储直柔电力用房零碳建筑——国网江苏电科院生产科研楼改造后落成，实现了用能自给自足，最高可提升能效4.1个百分点。

“建筑是全社会用电量的第一大负荷，分布式光伏依托建筑为载体接入电网，如果能让建筑自身先平衡用电，多余电量与电网实现互动，就更好了。”从2022年起，张宸宇带领团队通过攻克光储直柔关键技术开展超低能耗建筑研究，成功立项国网公司首个、省内唯一的国家住建部“零碳建筑”科技示范项目。

要想实现建筑从刚性用能转变为柔性用能，让用电设备高效绿色用能和电网友好交互是关键所在，因此，他带领团队攻关研制多端口户用微网路由器，这是一个交直流变换设备，起到不同电压等级的交直流系统柔性互联互通的作用。“虽说已经攻克电网侧的微网路由器能效难题，但是庞大的体积并不适应用户侧，况且噪声、散热等现实问题制约着户用微网路由器的推广。”张宸宇介绍，户用微网路由器研发当时国际上没有先例，他们做了大量实验，也试图通过改变控制的参数实现能效提升，但由于缺乏合适的拓扑电路还是徒劳。最终，他们从手机充电的适配器找到灵感，借鉴了它的换流电路原理，不仅实现了户用微网路由器能效超过98.5%，体积仅为30升，功率可供一个家庭使用，并且依托户用微网路由器的标准化研制，牵头编制了能源行业标准，打造了光储直柔协调互动系统，能根据电网不同需求，灵活切换建筑用能运行模式。

张宸宇算了一笔账，未来若在工商民用等多个场景推广光储直柔低碳智慧建筑这项技术，1万座建筑每年可减少1080万吨碳排放，同时聚合资源达江苏电网峰值负荷的1.5%，有效促进柔性用电，保障电力供需平衡和电网稳定运行。

迎难而上 多举措提升供电可靠性

2023年，张宸宇赴盐城大丰供电公司挂职“科技副总”。他发现，大丰全区新能源装机渗透率超100%，港区渗透率更高，随着未来新型源荷进一步接入，大丰港区可能会带来就地经济消纳、供电可靠性、电能质量等问题。为此，他带领团队攻关高比例新能源装机智慧配电网建设。通过制定协同互动与高效用能总体方案，研制光储配电台区灵活组网与自组织运行系统，把不同负荷类型的供电区域互联起来，让绿色电能在合理的区间内调配，目前建设已经进入实施阶段。

“大丰港大量的工厂建设了分布式光伏，由于发的电有时难以消纳就停了，但是鸟害、盐蚀严重，线路故障频发，如何能够兼顾新能源高效消纳和保障当地稳定供电呢？”为了解决这一实际问题，他又开始带领团队攻克分布式储能构网难题，研发风光储一体构网装置，实时监测并网点电压，根据配电自动化主站反馈的线路运行情况，调整储能及新能源运行策略，为线路提供功率支撑。通过储能吸收盈余光伏，解决光伏倒送带来的过电压，同时还可以通过储能释放存储光伏电量给故障线路用户使用，大幅提高了供电可靠性。

目前，该装置还应用在了扬中电网，提升分布式新能源线路末端可靠性。

能源低碳转型之路道阻且艰，在这条路上，张宸宇以实际行动和创新精神，助力“双碳”目标实现，为新型电力系统建设贡献青春力量。