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北京有個(gè)能源谷:聚焦先進(jìn)能源 打造創(chuàng)新高地

2022年11月22日 10:54   來源:人民日?qǐng)?bào)海外版   

  能源是工業(yè)的糧食、國(guó)民經(jīng)濟(jì)的命脈。黨的二十大報(bào)告提出“深入推進(jìn)能源革命”“加快規(guī)劃建設(shè)新型能源體系”“確保能源安全”等要求。

  在北京市昌平區(qū)未來科學(xué)城,有一個(gè)集聚了大批能源企業(yè)和新型研發(fā)機(jī)構(gòu)的能源谷,以國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的創(chuàng)新實(shí)力和研發(fā)水平,為中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展提供支持。近日,本報(bào)記者走進(jìn)這里,探訪中國(guó)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最新成果。

  匯聚能源創(chuàng)新要素

  在北京市昌平區(qū)南部,坐落著未來科學(xué)城。2009年7月,未來科學(xué)城奠基啟動(dòng),最初定位是建設(shè)中央企業(yè)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)基地。經(jīng)過十幾年發(fā)展,曾經(jīng)的農(nóng)田和村莊,變成了充滿現(xiàn)代感的城區(qū),寬闊的道路兩側(cè)是一個(gè)挨一個(gè)的高科技企業(yè)園區(qū)——能源谷就位于此。

  “其實(shí),能源谷這個(gè)名稱的出現(xiàn)是個(gè)偶然?!北本┪磥砜茖W(xué)城管委會(huì)服務(wù)保障處處長(zhǎng)金鑫向記者娓娓道來:“最早一批入駐的中央企業(yè)中,包括國(guó)家電網(wǎng)、國(guó)家電力投資集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)等多家能源領(lǐng)域的龍頭企業(yè)。這些企業(yè)科研實(shí)力雄厚,慢慢吸引了更多能源領(lǐng)域的上下游企業(yè)入駐,逐漸使未來科學(xué)城成為了全國(guó)能源創(chuàng)新要素最富集的區(qū)域之一?!?/p>

  2019全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇舉辦能源谷專場(chǎng)發(fā)布會(huì),對(duì)外宣布未來科學(xué)城東區(qū)將建設(shè)具有國(guó)際影響力的能源谷。此后,能源谷有了更清晰的發(fā)展路線。

  近年來,通過集中建設(shè)發(fā)展,能源谷已吸引300余家能源研發(fā)機(jī)構(gòu)和企業(yè)入駐,集聚了上萬(wàn)名能源領(lǐng)域科研人才,成為北京十大高精尖產(chǎn)業(yè)先進(jìn)能源細(xì)分領(lǐng)域核心承載區(qū)。

  如今,能源谷的創(chuàng)新實(shí)力有多強(qiáng)?

  金鑫告訴記者,創(chuàng)新主體多元、創(chuàng)新平臺(tái)集聚、創(chuàng)新生態(tài)良好和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)扎實(shí),是能源谷先進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的特點(diǎn)。

  “在能源谷,既有‘三桶油’(中國(guó)石油化工集團(tuán)有限公司、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司、中國(guó)海洋石油集團(tuán)有限公司)及“五大發(fā)電集團(tuán)”(國(guó)家電力投資集團(tuán)有限公司、中國(guó)國(guó)能集團(tuán)有限公司、中國(guó)華能集團(tuán)有限公司、中國(guó)大唐集團(tuán)有限公司、中國(guó)華電集團(tuán)有限公司)等中央企業(yè)設(shè)立的分支機(jī)構(gòu)或研發(fā)總部,也有多家能源領(lǐng)域的高科技民營(yíng)企業(yè),還有60個(gè)能源領(lǐng)域國(guó)家級(jí)與省部級(jí)研發(fā)平臺(tái)、重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、工程技術(shù)中心等,涵蓋了能源全周期創(chuàng)新發(fā)展?!苯瘀握f。

  從能源谷走出的多項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

  以來源多樣、清潔低碳、靈活高效的氫能為例,在2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)、冬季殘奧會(huì)期間,有150輛氫能大巴車執(zhí)行了7000余班次接駁任務(wù),接送人數(shù)超過16萬(wàn)人次。這些大巴車搭載的“氫騰”系列燃料電池,正是由能源谷入駐企業(yè)國(guó)家電投集團(tuán)研發(fā)制造的,從材料到零部件實(shí)現(xiàn)了完全自主研發(fā)。

  發(fā)展氫能產(chǎn)業(yè),不能只靠一兩家企業(yè)擁有核心技術(shù),更需要全產(chǎn)業(yè)鏈的協(xié)同創(chuàng)新,而能源谷的優(yōu)勢(shì)正在于搭建起了全產(chǎn)業(yè)鏈合作的平臺(tái)。目前,能源谷已形成從制氫、儲(chǔ)氫、氫燃料電池到發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)汽車的完整產(chǎn)業(yè)鏈條。

  除氫能外,當(dāng)前及今后一段時(shí)期,能源谷的重點(diǎn)聚焦方向還有能源互聯(lián)網(wǎng)。

  清華大學(xué)電機(jī)工程與應(yīng)用電子技術(shù)系教授孫宏斌介紹,能源互聯(lián)網(wǎng)是信息通訊技術(shù)與能源系統(tǒng)生產(chǎn)、傳輸、使用和存儲(chǔ)各個(gè)環(huán)節(jié)融合的新一代能源技術(shù),是數(shù)字技術(shù)與能源革命深度融合的產(chǎn)物,目標(biāo)在于促進(jìn)能源更好互聯(lián)互通和開放共享。

  “目前,在能源谷,已有48家企業(yè)布局這一領(lǐng)域,幾乎集成了智能電網(wǎng)、特高壓輸電、清潔能源發(fā)電等全部技術(shù)方向,整體處于全球領(lǐng)先水平?!苯瘀伪硎?,接下來,能源谷將聚焦打造能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新高地、產(chǎn)業(yè)集群、交易中心,促進(jìn)互聯(lián)網(wǎng)與能源生產(chǎn)、傳輸、存儲(chǔ)、消費(fèi)及市場(chǎng)的深度融合。

  積極布局能源轉(zhuǎn)型

  黨的二十大報(bào)告強(qiáng)調(diào)“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”。自“雙碳”目標(biāo)提出以來,能源谷就在積極布局能源轉(zhuǎn)型賽道。

  據(jù)金鑫介紹,瞄準(zhǔn)“雙碳”目標(biāo),能源谷企業(yè)和研發(fā)機(jī)構(gòu)的技術(shù)攻關(guān)方向,已涵蓋化石能源清潔高效利用,氫能、風(fēng)能、光伏、核能、水電等清潔能源技術(shù),能源互聯(lián)網(wǎng)以及二氧化碳捕集封存利用等方向,形成了科技研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、成果轉(zhuǎn)化全周期創(chuàng)新鏈條。

  位于能源谷的中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院,近年來深耕二氧化碳捕集利用和封存技術(shù)。該公司綜合部副主任兼科研部負(fù)責(zé)人王曉龍告訴記者,這項(xiàng)技術(shù)的核心是將二氧化碳從工業(yè)生產(chǎn)、能源利用或大氣中分離捕集下來,運(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)加以利用或注入地層封存?!巴ㄟ^這項(xiàng)技術(shù),可避免或延緩二氧化碳進(jìn)入大氣,減排效益明顯。”

  但高能耗一直是傳統(tǒng)捕集方法中存在的難題。王曉龍講解說:“捕集二氧化碳依靠的是吸收劑。目前廣泛使用的化學(xué)吸收法,需要將吸收劑全部加熱再生,才能實(shí)現(xiàn)二氧化碳的分離和吸收劑的循環(huán)利用。這個(gè)過程中,能耗和運(yùn)行成本就會(huì)比較高。針對(duì)這個(gè)問題,我們最新研制了一種相變吸收劑。它能夠在吸收二氧化碳以后,自動(dòng)上下層分開,二氧化碳只停留在其中一層,這樣后續(xù)需要加熱再生藥劑體積就減少了一半,所需能耗也就隨之減少了?!?/p>

  數(shù)據(jù)顯示,采用相變吸收劑,對(duì)煙氣中二氧化碳捕集率可達(dá)到90%,同時(shí)再生溶液量減少40%至45%,社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

  另一家能源谷企業(yè)——國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院,也在低碳節(jié)能領(lǐng)域取得多項(xiàng)創(chuàng)新成果。該公司董事長(zhǎng)、黨委書記范霽紅認(rèn)為:“實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo),必須依靠技術(shù)創(chuàng)新,實(shí)現(xiàn)節(jié)能和能源轉(zhuǎn)型,盡量減少低效、無(wú)效的能源消耗?!?/p>

  例如永磁變速技術(shù),是利用磁場(chǎng)作用力代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械齒輪的機(jī)械嚙合力,從而進(jìn)行傳動(dòng)。范霽紅向記者介紹:“現(xiàn)在很多風(fēng)力發(fā)電設(shè)備安置在偏遠(yuǎn)的地區(qū),如果將帶動(dòng)葉片轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械齒輪,更換為永磁變速器,將不用再擔(dān)心變速器磨損問題,可以極大降低設(shè)備日常維護(hù)成本?!?/p>

  再比如天然氣摻氫技術(shù),其目的是為了解決氫的大規(guī)模、長(zhǎng)距離、低成本輸送與利用,并探索燃?xì)忸I(lǐng)域的深度減碳。

  去年10月開始,遼寧省朝陽(yáng)市部分居民家中的天然氣灶具上,多了一個(gè)小小的藍(lán)色火焰標(biāo)識(shí),代表著該灶具可以適用“摻氫天然氣”。這是國(guó)內(nèi)首個(gè)在民用終端開展應(yīng)用驗(yàn)證的“綠氫”(指可再生能源電解水制氫)摻入天然氣示范項(xiàng)目,標(biāo)志著氫能的綜合利用向“氫進(jìn)萬(wàn)家”又邁近一步。在該示范項(xiàng)目實(shí)施中,國(guó)家電投集團(tuán)中央研究院在管道材料相容性評(píng)價(jià)、流量隨動(dòng)摻混工藝、完整性管理及安全防范技術(shù)、工業(yè)與民用終端評(píng)價(jià)等方面開展了相關(guān)研究,并制定了《天然氣摻氫混氣站技術(shù)規(guī)程》標(biāo)準(zhǔn)。

  能源谷企業(yè)在清潔能源領(lǐng)域的不斷創(chuàng)新,是近年來中國(guó)大力發(fā)展相關(guān)技術(shù)的一個(gè)縮影。

  范霽紅指出:“中國(guó)是全世界發(fā)展清潔能源的骨干力量,并且將很多先進(jìn)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化?!?/p>

  數(shù)據(jù)支持了這一觀點(diǎn)。APEC中國(guó)工商理事會(huì)與國(guó)家發(fā)展改革委國(guó)際合作中心聯(lián)合發(fā)布“可持續(xù)中國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展行動(dòng)”2022年度報(bào)告《超越凈零碳》顯示,中國(guó)已在2020年以超80億美元的研發(fā)投入成為全球第二大能源研發(fā)支出國(guó)。截至2020年,中國(guó)在可再生能源技術(shù)領(lǐng)域獲得的國(guó)際專利數(shù)量已超75%,目前在可再生能源領(lǐng)域的研究就主要集中在電池、太陽(yáng)能光伏與電動(dòng)汽車和充電三方面,三者累計(jì)專利數(shù)量比世界總數(shù)量的50%還多。此外,報(bào)告指出,中國(guó)在風(fēng)能和太陽(yáng)能光伏方面的技術(shù)突破以及產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè),對(duì)全球太陽(yáng)能和風(fēng)能裝機(jī)成本和發(fā)電成本的大幅下降起到了關(guān)鍵作用。在中國(guó)的推動(dòng)下,2021年全球太陽(yáng)能光伏裝機(jī)成本較2010年下降約82%,陸上風(fēng)機(jī)與海上風(fēng)電裝機(jī)成本分別下降約35%和41%,發(fā)電成本也大幅下降。

  “目前全球清潔能源領(lǐng)域的技術(shù)發(fā)展是一個(gè)百舸爭(zhēng)流的狀態(tài),未來幾十年還有很長(zhǎng)的路要走。如果說這是一場(chǎng)馬拉松比賽,那么現(xiàn)在還是一個(gè)剛開跑不久的階段?!狈鹅V紅認(rèn)為,憑借廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間、有力的政策支持,未來,中國(guó)能源企業(yè)在全球清潔能源技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)中大有可為。

  不斷探索技術(shù)創(chuàng)新

  能源谷的創(chuàng)新基因還體現(xiàn)在一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)研發(fā)中。在能源谷,記者看到多個(gè)旨在提高能源利用率、保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)的創(chuàng)新成果。

  細(xì)節(jié)的改變可能會(huì)帶來產(chǎn)業(yè)的升級(jí),比如中國(guó)華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院研發(fā)的光伏柔性支架技術(shù)。

  “所謂柔性支架,指利用預(yù)應(yīng)力鋼索支撐光伏組件,類似懸索橋的結(jié)構(gòu)?!痹摴究辈煸O(shè)計(jì)部二級(jí)業(yè)務(wù)經(jīng)理蔣河川告訴記者,柔性支架的最大特點(diǎn)在于“高凈空、大跨距”,能更好地適應(yīng)地形,提高土地綜合利用效率,實(shí)現(xiàn)光伏項(xiàng)目的降本增效和生態(tài)協(xié)同。

  “以我們?cè)谠颇鲜∨R滄市云縣月牙村的光伏柔性支架項(xiàng)目為例,光伏板要安裝到坡度在25度至40度之間山坡上,并且地表溝壑縱橫。這種地形下,通過鋼絞線牽引搭建起的光伏組件,離地面約2.5米高,橫跨溝壑,節(jié)約了50%左右的土地,并且下面空出來的山地可以種中藥草、茶樹等,極大地提高了土地利用率。”蔣河川說。

  國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院則圍繞電的使用研發(fā)了多項(xiàng)新技術(shù)。

  我們?nèi)粘I钪杏玫降膫鹘y(tǒng)電網(wǎng)是交流電。但隨著清潔能源發(fā)電體系的建立以及新能源電動(dòng)汽車、數(shù)據(jù)中心等廣泛應(yīng)用,人們對(duì)直流電的使用頻率也在增加。為提高交流電與直流電的轉(zhuǎn)化效率,一種面向未來配電網(wǎng)的柔性變電站應(yīng)運(yùn)而生。

  “柔性變電站是高度集成、高度靈活、高度兼容性特征的新一代變電站。它能夠?qū)Σ煌问降碾妷汉碗娏鬟M(jìn)行高效變換,并以靈活可控、即插即用方式接受和分配電能,提升用電效能。”國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院電力電子所辦公室副主任劉海軍介紹,為服務(wù)2022年北京冬季奧運(yùn)會(huì)、冬季殘奧會(huì),去年在河北省張家口市崇禮南客運(yùn)站,一座柔性變電站投入使用,主要承擔(dān)客運(yùn)站供電和當(dāng)?shù)刭愂聰[渡車輛充電的任務(wù)。“為盡可能多地用上當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)電、光伏發(fā)電,同時(shí)減少新能源發(fā)電的間歇性、不穩(wěn)定性帶來的影響,我們?cè)O(shè)計(jì)了儲(chǔ)能電池,將電儲(chǔ)存下來。匯集了多種來源的電后,柔性變電站就成為一個(gè)‘集納箱’,然后通過人工智能系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換裝置,把這些電轉(zhuǎn)換成需要的形式,持續(xù)穩(wěn)定地輸出?!?/p>

  今年9月,又一座柔性變電站在河北保定投運(yùn),采用新一代器件和芯片,大幅提升了性能,將分布式光伏、直流充電樁、儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等設(shè)施以直流方式接入,減少電能損耗,提高能源利用效率。

  在保障電網(wǎng)安全方面,過去,輸電線路上出現(xiàn)了問題,都要靠人工巡檢;但如今,電網(wǎng)智慧巡檢技術(shù)的應(yīng)用,讓無(wú)人機(jī)及其背后的人工智能平臺(tái),成為了電網(wǎng)一線的“巡檢工”。

  國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院計(jì)算及應(yīng)用研究所工程師劉思言告訴記者,電網(wǎng)智慧巡檢體系的輸變電巡檢樣本庫(kù)中,樣本規(guī)模超100萬(wàn)個(gè),采用的人工智能識(shí)別模型可自動(dòng)識(shí)別輸電線路、桿塔、輸電通道以及各類變電設(shè)備的缺陷和隱患。

  “電網(wǎng)智慧巡檢技術(shù)的成功實(shí)施,將大力推動(dòng)人工智能技術(shù)與電力業(yè)務(wù)的深度融合,促進(jìn)國(guó)內(nèi)人工智能產(chǎn)業(yè)鏈上下游合作,將電力行業(yè)‘嚴(yán)寒酷暑、風(fēng)餐露宿’的人工巡檢升級(jí)為‘缺陷智能識(shí)別、隱患及時(shí)消除’的智慧巡檢,為電網(wǎng)龐大資產(chǎn)管理帶來全新技術(shù)手段,還將推動(dòng)人工智能產(chǎn)品和技術(shù)升級(jí)及其在油氣勘探、交通運(yùn)輸?shù)绕渌袠I(yè)的應(yīng)用?!眲⑺佳哉f。

  如果說智能巡檢技術(shù)是為了及時(shí)解決問題,那么高精度腐蝕數(shù)字地圖的繪制,則是為了更好地預(yù)防問題出現(xiàn)。

  據(jù)國(guó)網(wǎng)智能電網(wǎng)研究院電工新材料研究所工程師郝文魁介紹,輸電線路和變電站設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間暴露在戶外,表面會(huì)受到腐蝕。但因?yàn)楦鞯氐臏?、濕度,空氣中二氧化硫、氯離子等污染物含量不同,腐蝕程度也有很大差異。要提前判斷輸電線路和變電站所處的大氣環(huán)境腐蝕等級(jí),就需要一份高精度腐蝕數(shù)字地圖。

  為從源頭上解決電網(wǎng)腐蝕問題,國(guó)家電網(wǎng)在全國(guó)2393個(gè)地點(diǎn)建立了腐蝕試驗(yàn)站,進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及環(huán)境監(jiān)測(cè),積累設(shè)備材料腐蝕數(shù)據(jù)4萬(wàn)余個(gè)及百萬(wàn)級(jí)腐蝕環(huán)境數(shù)據(jù)。2020年印發(fā)的全國(guó)第一份腐蝕地圖,準(zhǔn)確度達(dá)到86%,填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白,整體技術(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

  “現(xiàn)在,通過查詢地圖,技術(shù)人員能清晰查看輸電線路沿線及變電站所在環(huán)境的腐蝕等級(jí),并對(duì)處于重腐蝕區(qū)段的設(shè)備進(jìn)行差異化防腐設(shè)計(jì)?!焙挛目f。現(xiàn)在,腐蝕數(shù)字地圖已在“白鶴灘—江蘇”等6條特高壓工程上成功應(yīng)用,有效提升了特高壓工程應(yīng)對(duì)重腐蝕環(huán)境的能力,為促進(jìn)各領(lǐng)域工程裝備防腐能力提升奠定了重要基礎(chǔ)。本報(bào)記者 李 貞

 


(責(zé)任編輯 :葉瑋)

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2022-11-22 10:54 來源:人民日?qǐng)?bào)海外版
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