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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(lái)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(lái)科學(xué)城。2009年7月，未來(lái)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(guò)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(chēng)的出現(xiàn)是個(gè)偶然。”北京未來(lái)科學(xué)城管委會(huì)服務(wù)保障處處長(zhǎng)金鑫向記者娓娓道來(lái)：“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(lái)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。”

2019全球能源轉(zhuǎn)型高層論壇舉辦能源谷專(zhuān)場(chǎng)發(fā)布會(huì)，對(duì)外宣布未來(lái)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(lái)，通過(guò)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。”金鑫說(shuō)。

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(lái)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(chē)執(zhí)行了7000余班次接駁任務(wù)，接送人數(shù)超過(guò)16萬(wàn)人次。這些大巴車(chē)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(chē)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(kāi)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。”金鑫表示，接下來(lái)，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(lái)，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(lái)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(lái)，運(yùn)輸?shù)教囟ǖ攸c(diǎn)加以利用或注入地層封存。“通過(guò)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(shuō)：“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(guò)程中，能耗和運(yùn)行成本就會(huì)比較高。針對(duì)這個(gè)問(wèn)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(kāi)，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。”

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(shū)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。”

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(wèn)題，可以極大降低設(shè)備日常維護(hù)成本。”

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(kāi)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(kāi)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(kāi)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(lái)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。”

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(zhuān)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(chē)和充電三方面，三者累計(jì)專(zhuān)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(lái)幾十年還有很長(zhǎng)的路要走。如果說(shuō)這是一場(chǎng)馬拉松比賽，那么現(xiàn)在還是一個(gè)剛開(kāi)跑不久的階段。”范霽紅認(rèn)為，憑借廣闊的市場(chǎng)發(fā)展空間、有力的政策支持，未來(lái)，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(lái)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(lèi)似懸索橋的結(jié)構(gòu)。”該公司勘察設(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(guò)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(lái)的山地可以種中藥草、茶樹(shù)等，極大地提高了土地利用率。”蔣河川說(shuō)。

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(chē)、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(lái)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(chē)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(lái)的影響，我們?cè)O(shè)計(jì)了儲(chǔ)能電池，將電儲(chǔ)存下來(lái)。匯集了多種來(lái)源的電后，柔性變電站就成為一個(gè)‘集納箱’，然后通過(guò)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。”

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(guò)去，輸電線路上出現(xiàn)了問(wèn)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(lèi)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(lái)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。”劉思言說(shuō)。

如果說(shuō)智能巡檢技術(shù)是為了及時(shí)解決問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(guò)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)。”郝文魁說(shuō)。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)。

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