一排排深藍(lán)色的光伏板在陽光下呈矩陣排列，一臺臺轉(zhuǎn)動著巨大葉片的白色風(fēng)機(jī)輸出清潔電力……祖國大地上，能源基地紛紛競逐“風(fēng)光”能源新賽道，全面助力能源產(chǎn)業(yè)綠色轉(zhuǎn)型。
能源產(chǎn)業(yè)是我國實現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的主戰(zhàn)場。2023年，我國可再生能源總裝機(jī)突破14億千瓦，占全國發(fā)電總裝機(jī)比重超過50%，歷史性超過火電裝機(jī)。2月29日，中共中央政治局就新能源技術(shù)與我國的能源安全進(jìn)行第十二次集體學(xué)習(xí)。習(xí)近平總書記強(qiáng)調(diào)，要瞄準(zhǔn)世界能源科技前沿，聚焦能源關(guān)鍵領(lǐng)域和重大需求，合理選擇技術(shù)路線，發(fā)揮新型舉國體制優(yōu)勢，加強(qiáng)關(guān)鍵核心技術(shù)聯(lián)合攻關(guān)，強(qiáng)化科研成果轉(zhuǎn)化運用，把能源技術(shù)及其關(guān)聯(lián)產(chǎn)業(yè)培育成帶動我國產(chǎn)業(yè)升級的新增長點，促進(jìn)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展。
技術(shù)突破讓風(fēng)電建設(shè)大幅提速
在青藏高原那曲市歐瑪亭嘎風(fēng)電場，25臺高大的風(fēng)機(jī)迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)。1月1日，世界超高海拔地區(qū)最大風(fēng)力發(fā)電場――那曲歐瑪亭嘎100兆瓦風(fēng)電項目正式投入運行。該項目一年可以向那曲市送電2億度，節(jié)約標(biāo)煤約6萬噸，滿足23萬人一年的用電需求。
過去一年，從蔚藍(lán)大海到雪域高原再到鄉(xiāng)村田園，一臺臺大型風(fēng)機(jī)拔地而起，實現(xiàn)一個個新突破。最新數(shù)據(jù)顯示，我國風(fēng)電裝機(jī)容量已突破4億千瓦，占全國發(fā)電總裝機(jī)容量的14.4%，連續(xù)多年保持世界第一。風(fēng)電產(chǎn)業(yè)體系的加快形成為我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展提供了更多綠色動能。
技術(shù)上的不斷突破，讓中國的風(fēng)電建設(shè)大幅提速。從自主研發(fā)制造的主軸承材料，到技術(shù)工藝擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的超長風(fēng)電葉片，我國超大型風(fēng)機(jī)整機(jī)國產(chǎn)化率不斷提升，已達(dá)到95%以上，發(fā)電機(jī)、齒輪箱等關(guān)鍵核心部件國產(chǎn)化率更是接近100%。目前我國已具備了超遠(yuǎn)距離輸電、超大風(fēng)機(jī)安裝、智慧無人運維等一系列能力，助力風(fēng)電加速向高原、荒漠、深海等更多開發(fā)難度大，但風(fēng)能資源豐富的地區(qū)挺進(jìn)。
2023年8月，我國最高海拔風(fēng)電場――西藏措美哲古風(fēng)電場首批5臺單機(jī)容量3.6兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機(jī)組成功并網(wǎng)。措美哲古風(fēng)電場位于喜馬拉雅山北麓，風(fēng)機(jī)建設(shè)在海拔5000米至5200米之間，總裝機(jī)72.6兆瓦。它是西藏自治區(qū)首個超高海拔風(fēng)電開發(fā)技術(shù)研究和科技示范項目，也是首個并入西藏主電網(wǎng)的風(fēng)電項目，創(chuàng)造了世界高原風(fēng)電建設(shè)奇跡。
在一期項目的成功經(jīng)驗基礎(chǔ)上，項目團(tuán)隊加大科技創(chuàng)新投入。二期項目全部采用單機(jī)容量3兆瓦以上的機(jī)型，其中最大單機(jī)容量達(dá)到3.6兆瓦，可有效提高當(dāng)?shù)仫L(fēng)資源利用效率，顛覆了以往“高原風(fēng)能有氣無力、不具有開發(fā)價值”的認(rèn)知。這款3.6兆瓦風(fēng)機(jī)葉輪直徑達(dá)160米，風(fēng)機(jī)輪轂中心距地面90米，具有高海拔適應(yīng)性、防紫外線、防雷、耐低溫、抗覆冰等技術(shù)特點，能夠在嚴(yán)苛的自然環(huán)境下長期穩(wěn)定運行。
在我國南海，三峽集團(tuán)“三峽引領(lǐng)號”、中國海裝“扶搖號”、中國海油“海油觀瀾號”三個漂浮式海上風(fēng)電平臺已實現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電，即便在臺風(fēng)、巨浪的裹挾下，仍舊“風(fēng)雨不動安如山”。
“當(dāng)前，無論是從構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，還是從資源儲備量來講，海上風(fēng)電，尤其是深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電在我國有廣闊的發(fā)展前景。”國家卓越工程師、三峽集團(tuán)上?？睖y設(shè)計研究院有限公司總工程師林毅峰說，“作為先行者，三個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的漂浮式海上風(fēng)電平臺在為中國深遠(yuǎn)海海上風(fēng)電開發(fā)探路。面向未來，更先進(jìn)的海上風(fēng)電平臺和風(fēng)電場智能化運維是科技創(chuàng)新攻關(guān)的方向。”
迭代創(chuàng)新助光伏組件刷新紀(jì)錄
2023年11月29日，“十四五”時期第一批開工建設(shè)的大型風(fēng)電光伏基地項目之一――蒙西基地庫布其200萬千瓦光伏治沙項目成功并網(wǎng)。它是目前我國單體規(guī)模最大的光伏治沙項目，年均可生產(chǎn)約41億度綠電。
鮮為人知的是，一個占地40畝、共安裝11200塊鈣鈦礦光伏組件的“基地”隱藏其中。三峽集團(tuán)蒙西基地庫布其項目相關(guān)負(fù)責(zé)人說：“這是一塊‘試驗田’，一年后的運行數(shù)據(jù)將驗證鈣鈦礦光伏組件能否刷新太陽能電池光電轉(zhuǎn)化效率紀(jì)錄。”
近年來，我國光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)跨越式發(fā)展，實現(xiàn)從過去原料、設(shè)備、市場“三頭在外”，到如今擁有全球近一半的光伏發(fā)電裝機(jī)容量、八成以上主要制造環(huán)節(jié)產(chǎn)量的轉(zhuǎn)變。企業(yè)在通過技術(shù)創(chuàng)新不斷降低產(chǎn)品成本、擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)規(guī)模的同時，著眼于提升太陽能電池性能。其中，轉(zhuǎn)化率是企業(yè)攻關(guān)的重要方向。
“轉(zhuǎn)化率是太陽能電池的核心競爭力。目前，全球光伏產(chǎn)業(yè)最重要的兩個方向是晶硅單結(jié)電池和晶硅―鈣鈦礦疊層電池。兩者的轉(zhuǎn)化率世界紀(jì)錄均由我國企業(yè)創(chuàng)造。”全國人大代表、隆基綠能科技股份有限公司董事長鐘寶申認(rèn)為，這兩項紀(jì)錄為新技術(shù)、新產(chǎn)品的規(guī)?；瘧?yīng)用指明了方向。
“未來5年，以復(fù)合鈍化背接觸電池（HPBC）技術(shù)為代表的BC類電池，將受到光伏行業(yè)越來越多的青睞，成為晶硅電池的主流。”在鐘寶申看來，我國城鎮(zhèn)、鄉(xiāng)村分布式光伏市場廣闊，HPBC因具備較高的轉(zhuǎn)化率和美觀的外形，市場前景廣闊。
基于HPBC技術(shù)，2022年11月推出全球首款“量身定制”的光伏組件；2023年10月發(fā)布全球首款高效防積灰光伏組件……談及隆基綠能近年在光伏領(lǐng)域取得的重大突破，鐘寶申說：“光伏行業(yè)的需求波動較大，迭代速度快。技術(shù)一旦落后，產(chǎn)能可能反而意味著負(fù)債和包袱。因此，唯有堅持創(chuàng)新才能保持競爭力。”
統(tǒng)計顯示，2014年以來，我國企業(yè)刷新光電轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄50余次。目前，我國太陽能電池全球?qū)＠暾埩繛?2.64萬件，排名第一。我國在太陽能電池領(lǐng)域已具備較強(qiáng)的創(chuàng)新實力。
新儲能方式把“麻煩電”變“搶手電”
在甘肅瓜州，全球首個“雙塔一機(jī)”光熱儲能項目正在緊鑼密鼓地推進(jìn)中。項目利用將近3萬塊反射太陽光的定日鏡，把太陽光的熱能儲存在吸熱塔中的熔鹽里，最終帶動汽輪機(jī)發(fā)電。
風(fēng)電、光伏發(fā)電具有“看天吃飯”的特性，電力供應(yīng)易出現(xiàn)波動。因此對電網(wǎng)來說，風(fēng)電、光電等是“麻煩電”。要解決風(fēng)電、光電發(fā)電功率波動大的問題，將“麻煩電”變成“搶手電”，最簡單的方法是用“充電寶”把電存起來，再穩(wěn)定釋放。
目前，我國已經(jīng)建立了完整的儲能產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋電池、逆變器、儲能系統(tǒng)等環(huán)節(jié)。這使我國在儲能領(lǐng)域具有更強(qiáng)的競爭力。最新數(shù)據(jù)顯示，截至2023年9月底，我國已建成投運新型儲能項目的累計裝機(jī)規(guī)模達(dá)2123萬千瓦，位居全球前列。
在內(nèi)蒙古烏蘭察布，“源網(wǎng)荷儲”技術(shù)研發(fā)試驗基地的儲能實驗室里一派繁忙。“自2020年起，三峽集團(tuán)聯(lián)合中國科學(xué)院、清華大學(xué)等20余所國內(nèi)頂尖科研機(jī)構(gòu)和院校，在烏蘭察布‘源網(wǎng)荷儲’試驗基地進(jìn)行實驗，為未來不同場景下儲能系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用，尋找有效的解決方案。”三峽集團(tuán)科學(xué)技術(shù)研究院烏蘭察布“源網(wǎng)荷儲”項目部主任韓俊飛說。
“源網(wǎng)荷儲”是一項安全、高效地統(tǒng)籌“充電寶”與電網(wǎng)充放電的技術(shù)。“這項智慧技術(shù)利用儲能系統(tǒng)將可再生能源與電力系統(tǒng)相結(jié)合，實現(xiàn)能源的靈活儲存和供應(yīng)。”韓俊飛表示，“源網(wǎng)荷儲”是加快構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的重要支撐。
“基地目前有鋰離子儲能、鈉離子儲能、液流電池儲能、壓縮空氣儲能等7種新型儲能方式。不同儲能方式各有優(yōu)缺點，可適應(yīng)不同的場景。”韓俊飛認(rèn)為，未來，不同儲能方式與電源、負(fù)荷多能互補(bǔ)、協(xié)同運行的模式，將會成為儲能行業(yè)的新趨勢。
來源：科技日報
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