保定逐绿“碳”新
2024-07-20马明
高标准农田建设面积占全市永久基本农田的79%,新能源电力系统的科研成果转化“多点开花”,绿色健康建筑节能率高达90%以上……在保定大地,科技创新正向着多领域、深层次全面铺开,形成新质生产力时至势成。
新质生产力本身就是绿色生产力。作为河北省唯一一座入选中国科协“2023—2025年度创新驱动示范市”的试点城市,保定抓住科技创新这一发展硬核,加快构建高水平实验体系,不断完善“7+20+N”现代化产业体系,高质量推进绿色低碳发展,助力碳达峰碳中和。
粮食种出“科技范儿”
仲夏时节,保定市定兴县姚村镇辛木村高标准农田示范区内,风吹麦浪,金穗飘香。守望这千余亩麦田的不是农民,而是科技范儿十足的农业设备。地上,铺设了土壤墒情监测仪、植物病菌孢子捕捉仪、互联网苗情监测设备等一系列智慧设施,可实时监测土壤温度湿度、自动采集孢子以及花粉尘粒、自动巡检监测农作物长势等,方便科学管理农事作业。地下,还铺设了地埋式伸缩喷灌设施,实现了水肥一体化智能灌溉,而这一切,只需要一部小小的手机就可以操作了。“最大的优势是节省人工,一个人一天可以灌溉2000亩地。”辛木村党支部副书记裴立河说。
“手机已成为新农具。”北京爱科农科技有限公司(简称“爱科农”)副总裁史建廷一边打开“爱耕耘”APP,一边向记者演示如何操作手机精准施肥补肥,提升地力。“以种玉米为例的话,一亩地需要的水量,播种时候给多少,苗期给多少,拔尖时候给多少,后期又给多少,每次要配多少水、多少肥,智慧云平台都会对监测到的各种数据进行分析,并提供浇水施肥等管控建议。在施肥的过程中,老百姓一般底肥100斤、追肥100斤,而爱科农底肥70斤、追肥70斤,少量多次,这样就会非常精准,不仅肥料有节省,产量还有提升。”
“截至目前,保定市已建成的高标准农田面积达到了540万亩,占全市永久基本农田的79%。”保定市农业农村局副局长黄亮表示,通过全市整区域推进高标准农田建设,农田基础设施水平得到了显著提升,用水量减少了20%至30%,化肥和农药的施用量也分别减少了10%和20%。此外,项目区亩均粮食增产约100公斤,农民亩均增加收入约500元,生活水平得到了实质性提升。
打造高标准农田新样板,仅是保定持续推进农业现代化发展的一个实践探索。黄亮介绍,近年来,保定大力实施设施农业突破行动,目前,设施农业种植面积达到60.2万亩,比2020年翻了一番,增量全省领先;先后建成45个规模基地、32个示范场景,产量突破210万吨,一批高标准智能温室、植物工厂、装配式高效日光温室纷纷落地,设施棚室环境监测及调控能力、智能化管控能力及单位面积产能显著提升,设施作物新优品种率达到100%。
作为现代农业的重要生产方式,设施农业集成农业技术、装备、管理等诸多先进要素,不仅能够提高农业生产效率、有效抵抗和防范自然灾害对农作物的损坏,还可以发挥反季节生产栽培优势,提供特色鲜明、丰富多样的农产品,保障农产品稳定供给。
河北智图农业科技有限公司(简称“智图农业”)正是这样一家以设施蔬菜、水果种植为主的高新技术农业产业化龙头企业。走进智图农业现代农业示范区,记者在一间智能温室内看见一串串红色、黄色、紫色的小番茄挂在一排排竖立的支架上,玲珑饱满,十分诱人。
这间装配式高效节能日光温室是智图农业与河北农业大学合作的自主研发成果。河北农业大学教授孙建设介绍,智能玻璃温室采用立体栽培技术,节省空间的同时还实现了“站着种地”。玻璃墙上的湿帘系统与温室另一端的风机系统配合使用,夏季还能起到降温加湿的效果。“有个一周左右我们就拉秧了,休息两个月后就再补一次秧。理论上讲,小番茄可以连续几年生长。但秧子长了两三年后,小番茄结果能力会下降。此外,在这段供应季节期间,农产品相对丰富,小番茄并不稀缺,价格也没有太高。避开这段生产,反而能够降低成本,提高效益。”孙建设说。
目前,园区正在进行数字智能系统升级改造中。“发展农业新质生产力,便是利用高新技术加持,实现传统农业的提档升级。”孙建设表示,农业越复杂,技术难度越大,就越容易产生“把式”。“把式”能够不断地从失败当中总结经验,经验丰富。应用摄像头、温度感应、风力感应、湿度感应、光照感应等现代感知系统,便是将“把式”的经验沉淀为海量数据,饲喂和训练模型,并通过算力,提供智慧农业解决方案。
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新能源电力成果“落地生金”
多光谱成像和旋翼飞行器输电线路巡检系统,攻克了多光谱检测诊断、无人机自主巡检和直升机带电检修系列技术难题,整体达到了国际领先水平;大型充油设备全自动油样取油机器人,取油过程流程化、标准化,能够提高运维质效,保障大型充油设备异常诊断分析的时效性和安全性;旋转潮流控制器(RPFC)具有控制方式灵活、调节精度高和可靠性强等优势,可有效解决有源配电网线路潮流不均衡及配电网区间联络线的潮流越限问题,具有较好的应用前景。
在华北电力大学的新能源电力系统国家重点实验室,多项新能源电力系统科技创新成果正在有效转化落地,助推能源行业绿色低碳转型。
“电力系统有三大部分,分别是负责发电的电源、负责传输分配的电网和消耗电能的负荷。因为电能并不能大量存储,所以发电和用电必须实时进行。”华北电力大学教授王飞表示,在“3060”碳达峰碳中和目标下,电源结构将会从煤电主导逐渐向新能源主导转变。实现能源的低碳转型,新型电力系统的构建是核心。“在火电等常规电源可控的前提下,电网调度仅需要考虑荷侧随机性,平衡依靠‘源随荷动’原则。但高比例的新能源使得源侧波动性大幅上升,发用电实时平衡难度激增。”
为了准确预测新能源发电,支撑电网调度运行,在光伏功率预测方面,王飞教授团队提出了“空-天-地-网”四位一体的新型光伏功率预测技术体系,揭示了不同类型天空云团的运动规律及其生消、形变演化机理,破解了分钟级快速波动与非平稳转折性天气下的光伏功率准确预测难题;在风电功率预测方面,创建了“点-线-面-体”四维延拓的新型风电功率预测技术体系,揭示了复杂地形地貌下“地形-气流”强耦合驱动生成复杂多变风形态的内在机理,攻克了常态/非常态/极端态风资源特征与规律性/突变性风形态环境下的风电功率准确预测难题。
这些科研成果的应用,不仅可以提升电网的新能源消纳能力,还能提升新能源场站的运营效益。“以新疆为例,2021年至2023年期间,累计减少风光弃电量41.75亿千瓦时,节约标煤122.79万吨、减少二氧化碳排放343.81万吨,电网消纳新能源能力得到有效提升。”王飞说。
华北电力大学副教授刘贺晨及其团队则专注于电力设备的环保化。据介绍,环氧树脂在电力系统中应用广泛,具有良好的绝缘性能、力学性能以及热学稳定性,可以保证电力设备的可靠运行。但是,环氧树脂老化或者受损之后的回收利用是一个非常大的难题,很多是以填埋或者焚烧的形式进行回收,这产生了较大环境负担以及资源浪费。为解决这一难题,该团队研制出了可降解的环氧树脂,应用于变压器、绝缘子、风机叶片等设备。刘贺晨告诉记者,“设备‘退役’后,通过物理回收、生物降解或化学降解等方式,能够实现环氧树脂及其复合材料的高效回收利用。例如,利用温和高效的降解溶剂可实现复合绝缘芯棒的高效降解,回收芯棒内部纤维,再利用这些纤维作为增强材料制备工程塑料,二次应用于汽车、建筑和电器等领域中,真正实现环境保护和资源再利用的双重目的”。
制造产业“含绿量”高
在河北智同生物制药股份有限公司(简称“智同生物”)冻干粉针生产线,“原料药从洗瓶、烘干灭菌、灌装、冻干到包装实现了全流程自动化生产,由PLC实现自动化控制”。智同生物副总经理张电追介绍,洗好的瓶子在烘箱完成灭菌除热源后,进入灌装环节,所有模具的更换都是通过手套箱去操作。灌装完成之后,由全自动的机器人收掉瓶子,自动对准冻干机的小门,用机械手把物料自动送到冻干箱。在冻干环节,电脑按照设定好的工艺流程自动运行,物料在超低温下速冻成块,再升华干燥生成最终的冻干粉。在包装环节,使用激光喷码打印出生产日期、有效期及批号标签,然后把标签贴在冻好的药瓶上,完成自动包装。此外,还会对药品建一个“身份证”,这个“身份证”与国家药监局的监管码库相关联,从生产到销售到流通整个环节都可以追溯生产者、包装者等信息,确保用药安全。
冻干粉针生产线车间净化级别是制药企业最高的,符合国家GMP标准的A级区,洁净度等级为动态百级。为确保车间的无菌环境,空调系统设置了多道过滤。张电追表示,“车间内部使用的是H14高效过滤器,而且,我们对每一台高效过滤器的泄漏率有要求标准,必须经过完整性检测达标,才可以投入使用”。
此外,智同生物还发明和应用了一批具有自主知识产权的国际领先设备。“我们引进了一流工艺设备,有好多是从日本原装进口的,从设计到安装再到运行的每个环节,都是要符合我们的定制化需求。”张电追说。
智同生物的智能制药,只是保定众多制造企业探索绿色发展的一个缩影。奥润顺达集团(简称“奥润顺达”)长期根植于节能门窗与绿色节能建筑的研究与应用,秉承“让建筑更节能,让生活更美好”的愿景目标,经过近40年的发展,已成为绿色健康建筑全生命周期系统集成企业。
建筑领域是能源消耗和二氧化碳排放大户。应用绿色节能的新技术、新产品、新工艺,大力发展节能低碳建筑是建筑业绿色升级的重要方向。《“十四五”建筑节能与绿色建筑发展规划》明确提出,到2025年,完成既有建筑节能改造面积3.5亿平方米以上,建设超低能耗、近零能耗建筑0.5亿平方米以上。
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被动式超低能耗建筑起源于德国,是一种高度节能的建筑,不需要使用传统建筑的供暖及空调设施,就能达到舒适居住体验。不过,欧洲的被动房技术并不符合我国特殊的气候环境因素。2000年,奥润顺达引进被动房技术后,通过与国内外科研机构、高校合作,围绕建筑物理与热工性能、机电系统、新风系统、热交换系统、智能控制系统等技术,研发出符合我国不同地区自然气候特点的被动房,并将其升级为绿色健康建筑。
绿色健康建筑通过被动窗系统、被动门系统、环境一体机系统、保温系统、遮阳系统、密封系统,以及三位一体的运营保障体系,节能率达90%以上,彻底实现冬天不用暖气,夏天不用空调,分户精准控制。“这个房子260平(方米),今天的能耗就只有13.25度电。”在奥润顺达的一间绿色健康建筑示范样板房,奥润顺达副总经理王柱坤告诉记者,环境一体机是房子节能的关键,被称为是被动房的心脏。这款奥润顺达自主研发的环境一体机,能耗是空调的1/5,却具有制冷制热、新风、热回收、除甲醛等6项功能。此外,建筑钢筋混凝土墙体主结构外面还加装了两层厚厚的保温材料——石墨聚苯板,这相当于给建筑穿了个棉袄,充分阻隔了冷热交换,降低了外部环境对室温的影响。
近年来,奥润顺达不断加大技术研发创新,在被动房基础上还增加健康与智慧元素,将绿色健康建筑最初的节能型,升级为五恒型、两康型、智慧型等产品体系,并向更高的第五代航空型建筑快速迈进,满足不同人群对高品质居住环境的需求。
循“新”出发,向“绿”而行。保定牢牢扭住科技创新这个“牛鼻子”,因地制宜,坚持以高端化智能化绿色化引领产业转型升级,加速汇聚新质生产力,推进绿色低碳循环体系建设,奋力打造现代化品质生活之城、京津冀世界级城市群中的制造强市。