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综合施策创新绿色低碳技术

2024-05-11曲艺编辑王睿佳

中国电业与能源 2024年3期
关键词:核聚变风电能源

■本刊记者 曲艺/ 编辑 王睿佳

科技决定能源的未来,科技创造未来的能源。当前,世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口。“双碳”目标下,绿色低碳技术的发展尤为关键。

这方战场之上,虽无刀光剑影,却也风云暗涌。聚焦我国,“近年来,能源行业深入践行习近平生态文明思想,协同推进高质量发展和高水平保护,绿色发展不断迈上新台阶。从产业体系看,绿色低碳技术加快跨入世界先进行列。我国新能源发电技术处在世界第一梯队,为全球贡献了70%以上的光伏组件和60%的风电装备。能源产业链绿色化、现代化水平不断提升。”全国政协委员,国家能源局党组书记、局长章建华指出。

在此基础上,加快构建清洁低碳、安全高效的能源体系还要如何发力?

章建华认为要从三个方面入手加强绿色低碳技术创新:巩固拓展新能源产业优势,推动大型风电、高效率光伏、光热发电等技术创新;大力推进小型堆、四代堆等新一代核能技术研发,前瞻性布局受控核聚变;优化能源科技创新机制,推动产学研用深度融合,打好财税、金融等政策“组合拳”,推动形成更强能源创新合力。

绿色低碳技术创新取得了哪些进展?聚焦这些着力点,代表委员们又将发出怎样的两会强音?

不负“风光”

“当下,全球能源发展呈现‘五新’特点。”中国石油集团经济技术研究院能源战略研究所所长袁榴艳在《2023年油气行业发展报告》发布会上总结称。记者注意到,其中的“一新”便指向“低碳技术发展取得新突破。”

袁榴艳介绍,风光装备制造技术持续突破,资源利用效率不断刷新世界纪录,推动行业降本增效,促进新能源规模化发展。

风生,水起;风起,云涌。如若诠释近年来声势浩大、蓬勃兴旺的风电产业,这组词语可谓形象。

由陆及海,风电所扛起的新能源大旗,正迎风招展,飒飒作响。而风机之下最牢固的“根基”,便是一项项风电技术的突破与创新。

记者注意到,在国家能源局发布的2023 年度能源行业十大科技创新成果中,“16兆瓦及以上超大容量海上风电机组成套装备”赫然在列。

机组大型化是海上风电发展的显著趋势。上述成果攻克了16—18兆瓦海上风电机组超长柔性叶片、大型主轴轴承、高功率密度发电机等一系列关键技术难题。基于该项成果的全球首台16 兆瓦中速永磁海上风电机组于2023 年12月21 日创造了单日发电量38.72 万千瓦时的世界纪录,全球单机容量最大的18 兆瓦直驱海上风电机组于2023 年11月下线,标志着我国大兆瓦级海上风电整机自主研发设计能力再上新台阶。

“海上风电是我国现代产业体系的重要组成部分,海上风电产业将有力带动我国绿色低碳产业发展。”电力规划设计总院党委常委、副院长刘世宇分析称,海上风电产业链条长、技术含量高、产业带动能力强,对于加快能源转型进程、融合高端装备制造有着关键性支撑作用。当前我国海上风电在装备、设计、施工、运维等各环节已形成了一定规模的产业体系。

在刘世宇看来,要将“海上风电+制氢综合利用”技术作为重要创新发展方向。目前“海上风电+制氢”技术已进入试点示范阶段,我国海水无淡化直接电解制氢技术取得突破。需加快推动海上风力发电和海水电解制氢储运的一体化技术体系示范应用,并利用海上制氢平台实现清洁能源高效就地转化,构建海上风电制氢综合利用体系。

全国人大代表、广东大唐国际雷州发电有限公司继保专业工程师任佳炯认为,要加快海上风电融合创新,发展海上新质生产力。她指出,海上风电融合创新开发可以与海洋牧场、波浪能等海洋能、海水制氢耦合氨醇等多产业维度进行深度融合。未来,随着面向深远海技术创新和场景应用的进一步突破,可以实现从海上风电到海洋综合能源的综合开发利用,将带动下游产业链形成万亿级海上新质生产力产业集群。

全国人大代表,太原重型机械集团技术中心高级工程师、风电设计专家朱少辉表示,当前市场竞争激烈,需要持续研发新产品。只有在细分领域率先突围,才能获得更好的竞争力。现阶段,为满足风电市场的差异化需求,自己所在的团队正全力攻关更高功率的风电机型。

追风逐日,从未停歇。阳光普照,所及之处,无不涌动希望。

在光热领域,国家太阳能光热产业技术创新战略联盟发布的《中国太阳能热发电行业蓝皮书2023》显示,截至2023 年底,我国各省和自治区在建和拟建(列入政府名单)光热发电项目约43 个,总装机容量4800 兆瓦,预计最晚将于2025年完成建设。

在光伏领域,全国人大代表、全国工商联副主席、通威集团董事局主席刘汉元指出,经过多年发展,在行业同仁的共同努力下,我国光伏产业已从当年的“三头在外”发展至如今的多项世界领先。全球90%—95%的多晶硅、95%以上的拉棒切片、85%—90%的太阳能电池、85%以上的组件是中国生产的,牢牢地实现了从一路仰视,到追赶、到并跑、到超越的完美转身,中国光伏行业已经走到了世界的最前列。

袁榴艳也强调,在装备制造方面,中国企业自主研发的晶硅—钙钛矿叠层电池转换效率达到33.9%,光伏电池转化率刷新世界纪录。

创新在其中发挥了怎样的作用?或可从全国人大代表、天合光能董事长高纪凡的心声中找到答案。

3 月5 日上午,十四届全国人大二次会议首场“代表通道”在人民大会堂举行,高纪凡在接受媒体采访时表示,作为一名随改革开放大潮成长起来的科技创业者,他亲历中国光伏产业从原材料、设备、市场“三头在外”、受制于人,到如今市场规模、技术水平、生产制造、产业链完善程度全部全球第一,领跑世界。“在行业从小到大、从弱到强的过程中,我是亲历者,也是奋斗者”。

在谈及2012 年光伏行业曾遭遇的寒冬时,高纪凡回忆称:“当时很多人说要砍掉研发投入,我说什么费用都可以砍,就是不能砍研发投入!我说到做到,研发投入每年持续加大,我们累计投入超过230亿元。正是由于长期的投入,我们的发明专利拥有量全球领先,25 次创造世界纪录,获得中国工业大奖和国家技术发明奖。”

与传统能源产业不同,新能源产业发展起步晚、市场化程度高、行业竞争激烈。“为促进行业高质量、可持续发展,必须解决好发展波动幅度过大、非理性低价竞争等问题,进一步优化新能源产业发展环境。”全国政协委员,东方电气集团党组书记、董事长俞培根认为。

施展“核”力

政府工作报告在回顾2023 年工作时提到:关键核心技术攻关成果丰硕,航空发动机、燃气轮机、第四代核电机组等高端装备研制取得长足进展。作为第四代核电机组——华能石岛湾高温气冷堆示范工程的牵头建设者,全国政协委员,中国华能集团有限公司党组书记、董事长温枢刚在接受中能传媒记者采访时感到无比光荣,特别振奋人心。

高温气冷堆是国际公认的第四代核电技术先进堆型,是核电发展的重要方向。值得一提的是,“高温气冷堆核电成套技术装备”入选2023年度能源行业十大科技创新成果。

来自国家能源局的资料显示,高温气冷堆具有固有安全性好、发电效率高、环境适应性强等优势。上述成果形成了电磁轴承结构大功率主氦风机、高温气冷堆螺旋管式直流蒸汽发生器、球形燃料元件生产线等高温气冷堆关键技术装备。基于该项成果的全球首个球床模块式高温气冷堆核电站示范工程——华能石岛湾高温气冷堆核电站于2023 年12 月商运投产,标志着我国系统掌握了高温气冷堆设计、制造、建设、调试、运维技术,在第四代核电技术研发和应用领域达到世界领先水平。

“我们以产学研合作打通创新链条,整合产业链上下游500余家单位,先后攻克核电领域多项世界性、行业性关键技术,研制出2200多套世界首台(套)设备,设备国产化率达93.4%,并初步搭建起我国自主创新的第四代高温气冷堆核电标准体系和知识产权保护体系,探索出一套高温堆特有的调试运行技术,全力推进高温气冷堆核心技术成果凝练,累计获得专利授权近3000件。”温枢刚说。

温枢刚介绍,目前,中国华能全面强化生产管理,确保示范工程安全稳定运行,同时深入开展经验总结以及高温气冷堆综合利用和商业化推广技术研究,继续攀登高温气冷堆商业化推广应用的高峰,为我国高温气冷堆核电技术产业化和实施“走出去”战略提供项目依托。

可控核聚变被认为是未来能源的发展方向。近年来国际核聚变研究屡获突破,令人鼓舞。目前对于可控核聚变的研究还有哪些问题亟待解决?

对此,全国政协委员、中核集团核聚变领域首席专家段旭如颇具发言权。

段旭如介绍,国际热核聚变实验堆主机安装第一阶段任务圆满完成。今年2月,欧洲联合环JET设施中使用0.2 毫克燃料在5 秒内产生了69兆焦耳的热量,将2021年59兆焦耳的记录提升了10 兆焦耳,创造了聚变能量输出的新世界纪录。美国劳伦斯利弗莫尔国家实验室国家点火装置(NIF)在2022—2023 年先后4 次实现了聚变输出能量大于激光输入能量,即聚变增益超过1的可控核聚变反应。2023年,全球在运最大超导托卡马克装置日本JT-60SA 实现首次放电。我国东方超环首次实现403 秒的长时间高约束模运行。国内当前规模最大、参数能力最高的新一代人造太阳“中国环流三号”实现100万安培等离子体电流高约束模运行,再次刷新我国磁约束聚变装置运行纪录,标志我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。随着ITER 计划不断深入推进,核聚变能开发正进入宝贵战略机遇期,世界核大国均已开始加快推进本国的核聚变能源研发部署,社会资本也在加速涌入,核聚变能开发正进入新的发展阶段。

“从我国核工业取得成功的宝贵经验来看,实验堆—示范堆—商用堆的聚变堆工程发展路径,是核能走向能源应用的客观规律,需要脚踏实地走好每一阶段。”段旭如预计,再经过20—30年的时间,“人造太阳”将为人类提供清洁、高效、安全的新型能源。

“当前国际核聚变研发由科学研究迈向实验堆工程阶段。”段旭如指出,要实现核聚变能源应用,当前仍面临一些亟待解决的关键技术挑战,主要包括氘氚聚变等离子体稳态自持燃烧、聚变堆材料以及氚自持等。

针对上述挑战,段旭如建议,一方面,需要在国家层面建立合适的机制,协调好现有优势力量,集智创新,协同攻关相关“卡脖子”技术;与此同时,充分发挥现有资源,特别是先进研发平台的作用,例如依托现有装置开展氘氚实验,积累燃烧等离子体运行经验。另一方面,需要充分发挥我国新型举国体制的优势,统筹配置资源,集中力量自主研发下一代聚变设施;充分发挥工业界和企业集团科技创新主体等优势作用,推动聚变堆工程技术攻关与产业转化;尤其是利用我国现有完整的核工业体系的优势和丰富的核工程经验,发挥企业在工程设计、材料生产、装备制造等领域的产业赋能优势,聚焦核工程技术在聚变涉核装置设计、建造、运行以及聚变氚自持、聚变材料等科技难题攻关,推进可控核聚变研发进程。

此外,作为核能创新的典型代表,小堆具有用途多元、部署灵活、环境友好、安全性高等突出特点,具有很好的发展预期和市场前景,将与大型压水堆形成互补发展的良好局面,共同为构建新型电力系统、助力我国“双碳”目标实现作出重要贡献。

“玲龙一号”是中核集团在成熟压水堆核电站和核电技术的基础上开发的具有自主知识产权的创新型核反应堆,是全球首个通过国际原子能机构通用安全审查的小型模块化压水反应堆。

段旭如介绍,目前,“玲龙一号”建设正在顺利推进中,今年2 月6 日,“玲龙一号”外穹顶吊装成功,反应堆厂房的主体结构已全部施工完成,为后续反应堆厂房的封顶奠定了基础。

据了解,“玲龙一号”预计2026年投产发电,每年发电量可达10 亿千瓦时,满足海南52.6 万户家庭用电需求,每年可减少二氧化碳排放量约88万吨,相当于一年植树750万棵。

优化机制

在优化能源科技创新机制方面,记者注意到,“绿色金融”“发挥创新平台作用”“扩大财税支持”等成为高频词。

党的二十大报告指出,完善支持绿色发展的财税、金融、投资、价格政策和标准体系,发展绿色低碳产业,健全资源环境要素市场化配置体系,加快节能降碳先进技术研发和推广应用。

2023年10月,中央金融工作会议指出,做好科技金融、绿色金融、普惠金融、养老金融、数字金融五篇大文章。

中国石化集团经济技术研究院研究员任佳宁介绍,绿色金融产品体系包括:融资类,如绿色贷款、绿色债券、绿色租赁等;投资类,如绿色股权投资、绿色产业基金等;保险类,如清洁能源类保险、绿色低碳类保险等;碳市场类,如碳排放权交易、CCER、碳衍生产品等。

近年来,绿色金融在我国蓬勃发展,已经形成多层次的产品和市场体系,在助力碳达峰碳中和、服务经济社会绿色低碳转型方面发挥了积极作用。如何加快绿色金融产品创新,加大绿色低碳产业金融支持力度,代表委员们颇费思量。

为推动粤港澳大湾区分布式光伏发展,全国政协委员、农业和农村委员会副主任、香港上海汇丰银行有限公司主席王冬胜建议:金融机构在研究各地已有“光伏贷”产品效果的基础上,推出年限、额度、利率更加符合粤港澳大湾区特点的“光伏贷”产品,相关产品可以考虑贷款利率与发电量表现挂钩,还可通过资产证券化将缺乏流动性的产权资产转换为可交易的投资产品,以低成本资金促进分布式光伏电站流动交易;推动项目收益险尽快落地,并进一步丰富保险产品,如推广光伏电站融资险及发电量损失险等,鼓励保险机构向符合高质量要求的投保光伏资产提供保费优惠。

“中国的金融体系以银行为主,绿色信贷是规模最大的绿色金融产品,近几年增长迅速。截至2023 年三季度末,我国本外币绿色贷款余额达28.58 万亿元,同比增长36.8%。”任佳宁举例称,氢能产业研发投入大,但盈利周期长,运用传统评级授信模型,很难评估其真实情况。中国工商银行在实地走访该企业了解到其融资需求后,运用针对科创企业设立的专属评级模型,并利用创新产品“前沿通”,为该企业量身打造了相关金融服务方案,发放了5000 万元纯信用贷款,利率低至2.7%—3%。

“绿色金融在支持环境改善,应对气候变化和资源节约高效利用方面功不可没。”全国政协常委、河南省政协副主席、民进河南省委会主委张震宇说。

为服务“双碳”战略,张震宇建议,引导金融机构开展绿色金融服务创新。引导金融机构健全设立绿色金融事业部或专营机构,先行先试绿色金融标准。大力培育碳信用评级、审计、交易法律、监测及核查等衍生品交易服务机构。开展环境权益质押融资,推广碳捕获、利用与封存等绿色技术应用。

“建设好绿色能源产业链,金融部门应制定多种方式的资金帮扶政策,给予帮扶资金利率优惠,支持绿色能源产业链条企业在项目建设和运营方面的资金需求。”全国人大代表、金晶集团董事长王刚表示,从“自身机制”来看,要巩固拓展新能源产业优势,优化能源科技创新机制,推动产学研深度融合,推动大型风电、高效率光伏的技术创新。

如何形成更强能源创新合力?全国政协委员,中国石化集团公司董事长、党组书记马永生呼吁,针对战略性新兴产业重点领域,尤其是重大共性关键技术、能源转型关键技术和碳中和技术等领域,探索制定相关补贴激励政策,通过设立产业投资基金、政府集中采购等方式扩大财税支持覆盖面。

俞培根建议,加强原创技术策源地建设,充分发挥好国家级、省部级等高水平创新平台作用,加快推动大功率海上风电机组、先进核电等领域关键核心技术攻关。■

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