中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：自2020年9月我國(guó)提出碳達(dá)峰、碳中和以來(lái)，“雙碳”戰(zhàn)略持續(xù)催生以綠色低碳為特征的新質(zhì)生產(chǎn)力，涌現(xiàn)了一批突破性綠色科技成果，對(duì)加快經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型意義重大。綠色科技成果的發(fā)展進(jìn)步，會(huì)給我們的生活帶來(lái)哪些變化？
近日，2025中關(guān)村論壇年會(huì)（簡(jiǎn)稱中關(guān)村論壇）在中關(guān)村國(guó)際創(chuàng)新中心舉行。作為全球前沿科技的“風(fēng)向標(biāo)”，中關(guān)村論壇集中展示了綠色低碳領(lǐng)域的最新科技成果。從風(fēng)力發(fā)電裝備升級(jí)，到儲(chǔ)能技術(shù)更新，再到氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)階，一系列科技突破正在匯聚綠色生產(chǎn)力，將高質(zhì)量發(fā)展的底色鍛造得更健康、更可持續(xù)。
快跟隨庫(kù)叔的腳步，一起探秘這場(chǎng)聚焦“新質(zhì)生產(chǎn)力與全球科技合作”的科技盛會(huì)。
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大兆瓦機(jī)組領(lǐng)跑海上風(fēng)力發(fā)電
中關(guān)村國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心綠色低碳主題板塊，一款海上風(fēng)電機(jī)組模型擺在最顯眼處，每次嘉賓來(lái)訪，講解人員都會(huì)作為明星成果介紹。
它就是26兆瓦級(jí)海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)組。這是目前全球單機(jī)容量最大、葉輪直徑最長(zhǎng)的海上全國(guó)產(chǎn)化風(fēng)電機(jī)組，于2024年10月在福建省福清市海上風(fēng)電產(chǎn)業(yè)園下線，機(jī)組輪轂中心高達(dá)185米，相當(dāng)于63層居民樓高，風(fēng)輪掃風(fēng)面積相當(dāng)于10.5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)足球場(chǎng)。
機(jī)組研發(fā)單位東方電氣集團(tuán)工作人員介紹，整臺(tái)機(jī)組由3萬(wàn)余個(gè)零部件組成，發(fā)電機(jī)、葉片、軸承、電控系統(tǒng)等關(guān)鍵部套技術(shù)均達(dá)到世界領(lǐng)先水平，代表了中國(guó)風(fēng)電裝備全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)快速進(jìn)步的最新成果。國(guó)務(wù)院國(guó)資委評(píng)其為“2024年度央企十大國(guó)之重器”。
該機(jī)組具備抵御17級(jí)臺(tái)風(fēng)的能力，還能應(yīng)對(duì)大部分海域平均風(fēng)速高、鹽霧腐蝕強(qiáng)、臺(tái)風(fēng)大等挑戰(zhàn)，并能根據(jù)風(fēng)況自動(dòng)調(diào)整風(fēng)機(jī)風(fēng)輪朝向，減小大風(fēng)影響，海上使用壽命可達(dá)25年。2024年9月，采用該方案的風(fēng)電機(jī)組就經(jīng)受住了超強(qiáng)臺(tái)風(fēng)“摩羯”的考驗(yàn)。
該機(jī)組還具備卓越的發(fā)電性能和減碳效應(yīng)，在10米/秒的風(fēng)速下，單臺(tái)機(jī)組每年可輸出1億度清潔電能，可滿足5.5萬(wàn)戶普通家庭一年的生活用電；每年輸出的清潔電能，可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤3萬(wàn)余噸，減少二氧化碳排放8萬(wàn)余噸。
更重要的是，該機(jī)組工程造價(jià)低，運(yùn)維成本低，有廣闊的推廣前景，有望在東南沿海及共建“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)廣泛應(yīng)用。以500兆瓦風(fēng)電項(xiàng)目為例，經(jīng)過(guò)測(cè)算，相比現(xiàn)有18兆瓦機(jī)組，采用26兆瓦機(jī)組，單位千瓦造價(jià)降低5%，發(fā)電量提升4%～5%。
專家分析，伴隨全球能源結(jié)構(gòu)向清潔能源轉(zhuǎn)型，海上風(fēng)電機(jī)組以成本低、發(fā)電強(qiáng)、綠色低碳等優(yōu)勢(shì)成為各國(guó)競(jìng)相發(fā)展的重要領(lǐng)域。大兆瓦海上風(fēng)電機(jī)組的突破，使我國(guó)從海上風(fēng)電“跟跑者”變身為“領(lǐng)跑者”。下一步，這一突破有望助推我國(guó)從“風(fēng)機(jī)進(jìn)口國(guó)”走向“技術(shù)輸出國(guó)”，在歐洲和共建“一帶一路”國(guó)家和地區(qū)獲得更多市場(chǎng)份額，還將帶動(dòng)我國(guó)能源獲取從近海拓展到深遠(yuǎn)海，在風(fēng)能利用上占據(jù)制高點(diǎn)。
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鈉離子電池破局儲(chǔ)能“不可能三角”
深藍(lán)色，方形，普通書(shū)籍大小，通體標(biāo)識(shí)白色字母“Na”……在眾多大塊頭裝備模型面前，6塊不同規(guī)格、型號(hào)的電池，顯得并不起眼，但是代表的科技進(jìn)步令人肅然起敬。
這是中國(guó)工程院院士、國(guó)家自然科學(xué)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)獲得者陳立泉和中國(guó)科學(xué)院物理所清潔能源實(shí)驗(yàn)室主任胡勇勝領(lǐng)銜研發(fā)的新型儲(chǔ)能電池——鈉離子電池。
電池取名“海星”，寓意星辰大海。3月28日，中科海鈉科技有限責(zé)任公司（簡(jiǎn)稱“中科海鈉”）召開(kāi)發(fā)布會(huì)，發(fā)布了這一成果。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，“海星”為物流運(yùn)輸場(chǎng)景下的商用車提供了鈉離子電池解決方案。
相比主流鋰離子電池，鈉離子電池可謂“后生可畏”，擁有多項(xiàng)優(yōu)異本領(lǐng)和技術(shù)突破：
一是具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。正負(fù)極材料、電解液等關(guān)鍵材料體系和電芯制造、裝配工藝等工程技術(shù)上，均具備完全自主研發(fā)能力，產(chǎn)品核心專利已獲中國(guó)、美國(guó)、歐盟等多個(gè)國(guó)家和地區(qū)授權(quán)。
二是原材料自主可控，不容易受制約。鈉電池負(fù)極采用的無(wú)定形碳材料由無(wú)煙煤制備而成，原料就是煤炭，完全可以自給。而鋰離子電池的原材料高度依賴進(jìn)口，發(fā)展容易受到鋰礦富集地和出口國(guó)政策變動(dòng)或政局變化的影響。
三是成本更低。Ni和Co是鋰電池常用活性元素，鈉離子電池正極所用的活性元素Cu，其成本只有Co的四分之一、Ni的二分之一。而關(guān)鍵材料鈉是地殼中第六豐富元素，廣泛存在于海水和鹽礦中，資源豐富度遠(yuǎn)高于鋰，開(kāi)采提取成本較鋰低。
四是十分耐寒。-40℃～-20℃環(huán)境下，放電效能可達(dá)90%以上，比鋰電池高出近一半，對(duì)鋰電池不足形成有益補(bǔ)充。
五是充電更快。僅需20～25分鐘，即可充滿電。
六是壽命更長(zhǎng)。電芯具備8000次循環(huán)壽命，比一般鋰電池壽命多出4000次，整個(gè)壽命周期中，裝載鈉電池的車輛可行駛更長(zhǎng)距離，性價(jià)比更高。
這些優(yōu)勢(shì)不僅突破了常規(guī)電池“快充－充滿－長(zhǎng)壽命”的“不可能三角”，重構(gòu)了電池的全生命周期經(jīng)濟(jì)性，為千億級(jí)商用車電動(dòng)化市場(chǎng)提供自主可控的中國(guó)方案，還在降碳減污、推動(dòng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)綠色轉(zhuǎn)型方面潛力可期。
中科海鈉高級(jí)技術(shù)總監(jiān)王盈來(lái)告訴記者，他們正在全力布局北方重型卡車市場(chǎng)，希望為運(yùn)輸中的污染排放“大戶”提供低碳解決方案?！氨狈蕉斓牡蜏丨h(huán)境，需要耐寒電池支撐。北方到南方的干線運(yùn)輸，也需要充電更快、更耐用、更經(jīng)濟(jì)的電池支撐?！蓖跤瘉?lái)說(shuō)。
他們計(jì)劃與北方相關(guān)政府和車企合作，結(jié)合當(dāng)?shù)刭Y源和需求，推廣鈉離子電池技術(shù)，將北方資源以更清潔的方式運(yùn)往南方，助力綠色轉(zhuǎn)型和“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
陳立泉認(rèn)為，在能源安全與“碳中和”雙重壓力下，發(fā)展鈉電產(chǎn)業(yè)不僅是對(duì)鋰資源“卡脖子”風(fēng)險(xiǎn)的戰(zhàn)略對(duì)沖，更是實(shí)現(xiàn)新能源產(chǎn)業(yè)自主可控的關(guān)鍵路徑。未來(lái)隨著鈉離子電池進(jìn)一步商業(yè)化，鈉離子電池有望與多項(xiàng)動(dòng)力電池技術(shù)共同支撐起“電動(dòng)中國(guó)”與“零碳未來(lái)”的宏偉藍(lán)圖。
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液氫重卡填補(bǔ)干線物流“氫”空白
中關(guān)村國(guó)家自主創(chuàng)新示范區(qū)展示中心門(mén)口，一輛藍(lán)白漸變涂裝的重型卡車，科技感十足，吸引人們不斷來(lái)拍照打卡。
這是一輛液氫重卡牽引車，代表氫燃料電池動(dòng)力重卡中的高端產(chǎn)品。該車搭載300千瓦高功率、高效率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)，80千克車載液氫儲(chǔ)氫系統(tǒng)，續(xù)航里程可達(dá)1000千米以上，可滿足中長(zhǎng)途干線物流運(yùn)輸需要。
3月31日，中關(guān)村論壇舉行重大成果專場(chǎng)發(fā)布會(huì)，發(fā)布了北汽福田研制的這款最新液氫重卡。業(yè)內(nèi)專家認(rèn)為，它不僅標(biāo)志著我國(guó)在液氫燃料重卡領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)全產(chǎn)業(yè)鏈自主可控，其所具有的超1000千米的續(xù)航能力還刷新了行業(yè)標(biāo)桿，推動(dòng)氫能從區(qū)域中短途運(yùn)輸進(jìn)階到中長(zhǎng)途干線物流場(chǎng)景。
北汽集團(tuán)首席科學(xué)家、北汽福田汽車股份有限公司副總經(jīng)理秦志東介紹，這輛車集合了23項(xiàng)首創(chuàng)技術(shù)，包括液氫重卡集成關(guān)鍵技術(shù)、300千瓦高功率燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)、車載液氫儲(chǔ)氫系統(tǒng)等，實(shí)現(xiàn)了從關(guān)鍵部件到整車系統(tǒng)的全產(chǎn)業(yè)鏈突破。
尤其在燃料電池方面，其搭載的金屬板自增濕氫燃料電池系統(tǒng)，具有大功率、高效率、長(zhǎng)壽命的特點(diǎn)。高達(dá)300千瓦的動(dòng)力輸出性能及寬域變載能力，可滿足我國(guó)絕大部分重卡長(zhǎng)途干線運(yùn)行需求。
車載液氫系統(tǒng)還解決了儲(chǔ)氫量不足的問(wèn)題。秦志東介紹，把氣氫換成液氫，車載儲(chǔ)氫的體積和重量大幅縮小，至少降低三分之二。同樣體積下，一輛車可載原來(lái)3倍氫量，車輛運(yùn)輸里程、運(yùn)輸效率都有大幅提升。
相關(guān)技術(shù)創(chuàng)新還解決了氣氫狀態(tài)下加氫速率慢的問(wèn)題。秦志東舉例說(shuō)，按照當(dāng)前加氫站設(shè)備水平，一分鐘加注氣氫量?jī)H為2千克左右，一臺(tái)氫耗較低的重卡跑1000千米需要80千克氫氣，加氫時(shí)長(zhǎng)得40分鐘。換成液氫，加注速度可達(dá)每分鐘10—15千克，六七分鐘就可加滿，算上對(duì)接等準(zhǔn)備工作時(shí)間，液氫重卡加氫時(shí)間只需10分鐘左右。這一突破大大降低了用戶補(bǔ)能時(shí)間，對(duì)長(zhǎng)途高速干線物流優(yōu)勢(shì)突出。
值得注意的是，氣氫加注需要高壓預(yù)冷，液氫直接是低溫加注，較氣氫省去了加壓過(guò)程，能耗也比氣氫低很多。
目前，這款液氫重卡相關(guān)技術(shù)正在走出實(shí)驗(yàn)室。按照計(jì)劃，預(yù)計(jì)2026年投入示范運(yùn)營(yíng)。當(dāng)更多液氫重卡在干線物流奔跑時(shí)，它代表的不僅是長(zhǎng)距離、重載領(lǐng)域液氫重卡的閃亮登場(chǎng)，還將標(biāo)記中國(guó)氫能產(chǎn)業(yè)的巨大進(jìn)步。
自2022年國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長(zhǎng)期規(guī)劃以來(lái)，我國(guó)氫能發(fā)展不斷提速，已成為全球可再生能源制氫及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)者。國(guó)家能源局能源節(jié)約和科技裝備司副司長(zhǎng)邊廣琦表示，2024年，全球可再生能源制氫項(xiàng)目累計(jì)建成產(chǎn)能超25萬(wàn)噸，中國(guó)占比超過(guò)50%。
隨著氫能產(chǎn)業(yè)進(jìn)一步發(fā)展，氫能需求將得到爆發(fā)式增長(zhǎng)，帶動(dòng)碳減排取得更大突破。中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）教授彭蘇萍預(yù)測(cè)，到2030年，我國(guó)氫能需求量將達(dá)到3700萬(wàn)～4200萬(wàn)噸，到2060年，這一需求量將達(dá)到1億～1.8億噸，帶動(dòng)年減排規(guī)模突破16億噸。
“在世界能源轉(zhuǎn)型的大背景下，氫能作為綠色低碳、轉(zhuǎn)換靈活的能源品種，有望和電力一同成為社會(huì)的主要終端能源。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)工程院原副院長(zhǎng)干勇說(shuō)。
