中國(guó)碳中和框架路線圖研究及啟迪科技成果轉(zhuǎn)化實(shí)踐打印
發(fā)布時(shí)間:2021-07-16來(lái)源:王濟(jì)武、文輝、李旭光、張清杰、林俅,啟迪清潔能源研究院
中國(guó)碳中和框架路線圖研究及啟迪科技成果轉(zhuǎn)化實(shí)踐
作者:王濟(jì)武、文輝、李旭光、張清杰、林俅,啟迪清潔能源研究院
2020年9 月22日,習(xí)主席在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)一般性辯論上提出:中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度,采取更加有力的政策和措施,二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值,努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。我國(guó)提出的2060年之前碳中和的目標(biāo),遠(yuǎn)超出了《巴黎協(xié)定》下2℃溫升控制目標(biāo)下全球2065-2070年左右實(shí)現(xiàn)碳中和的要求。這充分展現(xiàn)了中國(guó)應(yīng)對(duì)全球氣候變化的雄心和對(duì)全球人類共同事業(yè)的責(zé)任擔(dān)當(dāng)。2020年12月12日,習(xí)主席在氣候雄心峰會(huì)發(fā)表題為《繼往開(kāi)來(lái),開(kāi)啟全球應(yīng)對(duì)氣候變化新征程》的重要講話,在落實(shí)《巴黎協(xié)定》的基礎(chǔ)上進(jìn)一步宣布2030年實(shí)現(xiàn)的國(guó)家自主貢獻(xiàn)目標(biāo)。
在今年3月15日中央財(cái)經(jīng)委員會(huì)第九次會(huì)議上,習(xí)總書(shū)記指出:“實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,要把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局,拿出抓鐵有痕的勁頭,如期實(shí)現(xiàn)2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和的目標(biāo)?!?會(huì)議強(qiáng)調(diào),我國(guó)力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰,2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和,是黨中央經(jīng)過(guò)深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策,事關(guān)中華民族永續(xù)發(fā)展和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。要堅(jiān)定不移貫徹新發(fā)展理念,堅(jiān)持系統(tǒng)觀念,處理好發(fā)展和減排、整體和局部、短期和中長(zhǎng)期的關(guān)系,以經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全面綠色轉(zhuǎn)型為引領(lǐng),以能源綠色低碳發(fā)展為關(guān)鍵,加快形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、空間格局,堅(jiān)定不移走生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展道路。會(huì)議強(qiáng)調(diào),實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)硬仗,也是對(duì)我們黨治國(guó)理政能力的一場(chǎng)大考。
將碳達(dá)峰碳中和上升到“我們黨治國(guó)理政能力的一場(chǎng)大考”,可見(jiàn)其戰(zhàn)略高度。我國(guó)政府充分運(yùn)用習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想以及人類命運(yùn)共同體理念,在當(dāng)前復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境下,通過(guò)牢牢占據(jù)綠色低碳技術(shù)的制高點(diǎn),打破技術(shù)封鎖和貿(mào)易壁壘,實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興。
啟迪控股作為全球最大的科技服務(wù)企業(yè),實(shí)踐了一整套“立體三螺旋”的科技成果轉(zhuǎn)化理論和組織體系,在應(yīng)對(duì)氣候變化和雙碳目標(biāo)方面,積極的開(kāi)展了框架路線圖的研究,在科技創(chuàng)新和成果轉(zhuǎn)化方面已經(jīng)有了較為完整的布局。
一、什么是碳排放、碳達(dá)峰和碳中和
碳排放:是人類生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)過(guò)程中向外界排放溫室氣體(二氧化碳、甲烷、氧化亞氮、氫氟碳化物、全氟碳化物和六氟化硫等)的過(guò)程。碳排放是目前被認(rèn)為導(dǎo)致全球變暖的主要原因之一。我國(guó)碳排放中占比最大的(54%)來(lái)源于電力和供熱部門(mén)在生產(chǎn)環(huán)節(jié)中化石燃料的燃燒。
碳達(dá)峰:廣義來(lái)說(shuō),碳達(dá)峰是指某一個(gè)時(shí)點(diǎn),二氧化碳的排放不再增長(zhǎng)達(dá)到峰值,之后逐步回落。根據(jù)世界資源研究所的介紹,碳達(dá)峰是一個(gè)過(guò)程,即碳排放首先進(jìn)入平臺(tái)期并可以在一定范圍內(nèi)波動(dòng),之后進(jìn)入平穩(wěn)下降階段。據(jù)此,結(jié)合我國(guó)的承諾的時(shí)間節(jié)點(diǎn):1)從現(xiàn)在至2030年,我國(guó)的碳排放仍將處于一個(gè)爬坡期;2)2030-2060年這30年間,碳排放要渡過(guò)平臺(tái)期并最終完成減排任務(wù)。
碳達(dá)峰是實(shí)現(xiàn)碳中和的前提條件,盡早地實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰可促進(jìn)碳中和的早日實(shí)現(xiàn)。碳達(dá)峰承諾表現(xiàn)在約束碳排放強(qiáng)度上,而本質(zhì)是生態(tài)環(huán)境保護(hù)問(wèn)題和倒逼當(dāng)前能源結(jié)構(gòu)向清潔化轉(zhuǎn)型的手段,事關(guān)經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展。
碳中和:碳中和是指企業(yè)、團(tuán)體或個(gè)人測(cè)算在一定時(shí)間內(nèi)直接或間接產(chǎn)生的溫室氣體排放總量,然后通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等形式,抵消自身產(chǎn)生的二氧化碳排放量,實(shí)現(xiàn)二氧化碳“零排放”。氣候變化是人類面臨的全球性問(wèn)題,隨著各國(guó)二氧化碳排放,溫室氣體猛增,對(duì)生命系統(tǒng)形成威脅。在這一背景下,世界各國(guó)以全球協(xié)約的方式減排溫室氣體,我國(guó)由此提出碳達(dá)峰和碳中和目標(biāo)。另一方面,我國(guó)油氣資源相對(duì)匱乏,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì),重塑能源體系具有重要的安全意義。碳中和不僅僅是能源的問(wèn)題,它與產(chǎn)業(yè)鏈等方方面面都有關(guān)系,碳中和目標(biāo)將深刻影響下一步產(chǎn)業(yè)鏈的重構(gòu)、重組和新標(biāo)準(zhǔn)的形成。
二、 我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和是高質(zhì)量發(fā)展的必然選擇
中國(guó)作為負(fù)責(zé)任的大國(guó),逐步走上國(guó)際舞臺(tái)的中央。主動(dòng)提出加強(qiáng)國(guó)家自主貢獻(xiàn)以及碳中和目標(biāo),是對(duì)國(guó)際社會(huì)關(guān)注的積極回應(yīng),體現(xiàn)了中國(guó)負(fù)責(zé)任大國(guó)的擔(dān)當(dāng)。隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,我國(guó)成為全球碳排放量最大的國(guó)家,年排放總量超過(guò)第二名美國(guó)達(dá)到一倍。雖說(shuō)這是我國(guó)發(fā)展階段和巨大的人口基數(shù)決定的,但是在此方面一直被美國(guó)和歐洲發(fā)達(dá)國(guó)家指責(zé)。在特朗普政府宣布退出《巴黎協(xié)定》之際,我們穩(wěn)準(zhǔn)狠的喊出我們的目標(biāo),讓世界看到我們的決心和魄力,在與美國(guó)的博弈中占據(jù)輿論的上風(fēng)。這種大國(guó)風(fēng)范,獲得了政治伙伴,塑造了良好的國(guó)際形象,有利于我國(guó)在當(dāng)前世界局勢(shì)中通過(guò)推行氣候外交謀求多方合作,與世界人民共建人類命運(yùn)共同體,推動(dòng)全球可持續(xù)發(fā)展進(jìn)程。
中央提出碳達(dá)峰、碳中和這兩項(xiàng)重要的發(fā)展目標(biāo),是在特殊條件下,必須采取一些強(qiáng)有力的措施,倒逼我們的發(fā)展轉(zhuǎn)型。我們不能繼續(xù)嚴(yán)重依賴化石資源發(fā)展,我國(guó)的資源稟賦也不允許這樣的發(fā)展模式。清潔能源本質(zhì)上是“制造”業(yè)的能源,不管是光伏還是風(fēng)電等,我們都有強(qiáng)大的制造基礎(chǔ)和創(chuàng)新能力,我國(guó)已經(jīng)在這個(gè)領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議就碳達(dá)峰、碳中和做出了安排,要求調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源結(jié)構(gòu),從而推動(dòng)煤炭消費(fèi)早日達(dá)峰。
目前,我國(guó)化石能源在消費(fèi)一次能源消費(fèi)中所占比例約為85%,而煤作為化石能源中的“碳排放大戶”,占到了全國(guó)能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的近60%。根據(jù)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略(2016~2030)》,到2030年和2050年,非化石能源占能源消費(fèi)總量的比例分別要達(dá)到20%和50%。在數(shù)據(jù)背后,我們可以預(yù)見(jiàn),中國(guó)的能源結(jié)構(gòu)必將經(jīng)歷一次前所未有的“洗牌”,隨著技術(shù)的不斷提高,可再生能源將會(huì)逐漸占據(jù)原本屬于油氣煤的位置。
我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,在傳統(tǒng)能源和傳統(tǒng)石化層面投資巨大,但是我國(guó)石油資源匱乏,嚴(yán)重依賴進(jìn)口。長(zhǎng)期來(lái)看,這對(duì)于我國(guó)的能源安全和國(guó)家安全有致命影響,不利于經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期穩(wěn)定發(fā)展。通過(guò)碳中和,推動(dòng)綠色低碳產(chǎn)業(yè)發(fā)展,有利于我國(guó)擺脫資源嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面。新能源、低碳技術(shù)的發(fā)展,從本質(zhì)上是技術(shù)實(shí)力的競(jìng)爭(zhēng)和制造能力的競(jìng)爭(zhēng),在這方面恰恰是我們的強(qiáng)項(xiàng)。通過(guò)碳中和戰(zhàn)略的倒逼,促使大量投資進(jìn)入綠色低碳技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。
由清華大學(xué)電子系殷志強(qiáng)教授發(fā)明,通過(guò)啟迪清潔能源子公司華業(yè)陽(yáng)光產(chǎn)業(yè)化的太陽(yáng)能光熱技術(shù),已經(jīng)推動(dòng)我國(guó)成為全球最大的真空管太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó)。到2020年,我國(guó)太陽(yáng)能熱利用保有量達(dá)到5.38億平米,供熱能力達(dá)376.5GWth,累計(jì)節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤80507萬(wàn)噸,相當(dāng)于節(jié)電22381GWh,累計(jì)減排SO22603萬(wàn)噸、煙塵2013萬(wàn)噸、減排溫室氣體CO217.3億噸。
從全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈視角來(lái)看,中國(guó)已經(jīng)牢牢占據(jù)光伏產(chǎn)業(yè)鏈龍頭地位。2019年,中國(guó)硅料、硅片、電池片、組件占全球的產(chǎn)量占比分別為67%、98%、83%和77%,各環(huán)節(jié)產(chǎn)量繼續(xù)穩(wěn)步提升,多晶硅實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量34.2萬(wàn)噸,同比增長(zhǎng)32.0%;硅片產(chǎn)量134.6GW,同比增長(zhǎng)25.7%;電池片產(chǎn)量108.6GW,同比增長(zhǎng)27.8%;組件產(chǎn)量98.6GW,同比增長(zhǎng)17.0%。在海外市場(chǎng)需求持續(xù)旺盛的拉動(dòng)下,2019年我國(guó)光伏產(chǎn)品出口額約207.8億美元,同比增長(zhǎng)29%,為2011 年“雙反”以來(lái)首次超過(guò)200億美元。其中,硅片出口額為2億美元,出口量51.8億片(約27.3GW),單晶硅片出口量約占70%;電池片出口額為14.7億美元,出口量約10.4GW;組件出口額為173.1億美元,出口量約66.6GW。硅片、電池片、組件出口量均超過(guò)2018年,創(chuàng)歷史新高。
我國(guó)風(fēng)電行業(yè)2020年新增并網(wǎng)裝機(jī)容量7167萬(wàn)千瓦,創(chuàng)下歷史新高;風(fēng)電發(fā)電量4665億千瓦時(shí),同比增長(zhǎng)約15%,差不多相當(dāng)于4個(gè)三峽電站2020年的發(fā)電量。截至2020年底,我國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量已達(dá)2.81億千瓦,規(guī)模居世界首位?!★L(fēng)電產(chǎn)業(yè)不僅“塊頭”更大,“體質(zhì)”也更強(qiáng)。從布局結(jié)構(gòu)來(lái)看,過(guò)去風(fēng)電開(kāi)發(fā)主要集中在風(fēng)資源較好的“三北”地區(qū),隨著近幾年大兆瓦機(jī)組、長(zhǎng)葉片、超高塔筒等應(yīng)用推廣,平原地區(qū)、低風(fēng)速地區(qū)也具備了開(kāi)發(fā)條件。2020年風(fēng)電新增裝機(jī)中,中東部和南方地區(qū)占比約40%。再看開(kāi)發(fā)成本,從多年前風(fēng)力發(fā)電最便宜也要八毛錢一度,有的甚至要兩元左右,到如今我國(guó)大部分地區(qū)尤其是新建風(fēng)電陸上項(xiàng)目不再需要補(bǔ)貼,風(fēng)資源好的一些地方,價(jià)格甚至比煤電還低,改變了以往人們對(duì)風(fēng)電等新能源“昂貴、難以被市場(chǎng)接受”的刻板印象。
可見(jiàn),我國(guó)有非常扎實(shí)的“制造”清潔能源的科技和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。我國(guó)2060年前碳中和愿景不僅僅是應(yīng)對(duì)氣候變化的一項(xiàng)指標(biāo),實(shí)際上關(guān)系到我國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略和全局。碳中和不僅僅是能源行業(yè)的事情,還需要極大地推動(dòng)新一代信息技術(shù)和先進(jìn)低碳技術(shù)的深度融合,特別是新材料、新能源汽車、先進(jìn)軌道交通裝備、非化石電力裝備、電子及信息產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)等綠色制造業(yè)的快速發(fā)展。通過(guò)碳中和愿景的引領(lǐng)和倒逼,我國(guó)將有可能率先在發(fā)展?jié)摿Υ蟆?dòng)性強(qiáng)的數(shù)字經(jīng)濟(jì)、清潔能源、智慧城市等高科技、高效益和低排放領(lǐng)域培育出新的增長(zhǎng)動(dòng)能,并有望逐步擺脫資源依賴型的增長(zhǎng)方式,形成若干國(guó)際先進(jìn)綠色低碳制造業(yè)集群。
三、要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和,科技創(chuàng)新是必由之路
改革開(kāi)放四十多年來(lái),我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,GDP總量躍居全球第二位,但人均GDP剛突破1萬(wàn)美元,我國(guó)發(fā)展不平衡不充分問(wèn)題仍然突出,面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生、消除貧困等一系列艱巨任務(wù),我國(guó)的能源需求還在不斷增加,碳排放仍處于上升階段,尚未達(dá)到峰值。從能源消費(fèi)來(lái)看,我國(guó)消費(fèi)總量世界第一,占比高達(dá)全球1/4左右。從能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)來(lái)看,我國(guó)仍以化石能源消費(fèi)為主,占比高達(dá)85%左右,能源消費(fèi)目前仍有一半以上用的是煤炭,從我國(guó)發(fā)電類型來(lái)看,燃煤發(fā)電占到整個(gè)發(fā)電量62%左右。我們面臨著僅用40年左右時(shí)間就要將85%化石能源系統(tǒng)變成凈零碳排放能源系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)。
由于發(fā)展階段的不同,發(fā)達(dá)國(guó)家已普遍經(jīng)歷“碳達(dá)峰”,為達(dá)到2050年“碳中和”,更大程度上只是延續(xù)以往的減排斜率。而我國(guó)碳排放總量仍在增加,需要經(jīng)歷2030年前“碳達(dá)峰”,然后走向2060年前“碳中和”。從實(shí)現(xiàn)“碳中和”的年限來(lái)看,比發(fā)達(dá)國(guó)家時(shí)間更緊迫,碳排放下降的斜率更大。
要完成這樣的歷史壯舉,科技創(chuàng)新是同時(shí)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的關(guān)鍵?,F(xiàn)有的技術(shù)體系還不足以支持我國(guó)完成這樣的宏偉目標(biāo),亟待在清潔技術(shù)上有新的突破。從2030年前碳排放達(dá)峰的最高點(diǎn)到2060年前碳中和的排放最低點(diǎn),留給我們的時(shí)間只有30年左右。這樣的轉(zhuǎn)型幾乎是壓縮式的,按部就班地實(shí)施可能無(wú)法保障完成這樣的雄心目標(biāo),這給我國(guó)的科研體系提出了挑戰(zhàn),原有的成果轉(zhuǎn)化要“加速”。啟迪控股作為全球最大的科技服務(wù)企業(yè),建立了全球獨(dú)一無(wú)二的最大的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)與基地群,在實(shí)踐中總結(jié)提出了獨(dú)樹(shù)一幟的“立體三螺旋”的科技創(chuàng)新理論,并建立起組織體系,可實(shí)現(xiàn)科技成果的快速轉(zhuǎn)化落地。其核心是堅(jiān)持中國(guó)特色的創(chuàng)新理論與創(chuàng)新路徑。啟迪出身于清華“校企”,最早建設(shè)“清華科技園”并為清華大學(xué)建立了一整套包括創(chuàng)新課程、X-LAB創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室、校長(zhǎng)杯創(chuàng)新大賽、搖籃計(jì)劃、鉆石計(jì)劃等全鏈條的“垂直孵化體系”(已進(jìn)入哈佛案例),為清華教師的研究成果轉(zhuǎn)化與學(xué)生的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供著完備的服務(wù)。例如,啟迪下屬企業(yè)最早將清華大學(xué)殷志強(qiáng)教授的發(fā)明轉(zhuǎn)化為太陽(yáng)能光熱技術(shù),已經(jīng)推動(dòng)我國(guó)成為全球最大的真空管太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)品生產(chǎn)國(guó)和使用國(guó),牽頭制定了三項(xiàng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),相關(guān)產(chǎn)品和技術(shù)也大量進(jìn)入到美國(guó)、德國(guó)、瑞典等發(fā)達(dá)國(guó)家。此外,啟迪清潔能源平臺(tái)已有源于清華大學(xué)的涵蓋零碳熱力、零碳動(dòng)力、零碳電力以及能源智慧大腦在內(nèi)的100多項(xiàng)高新技術(shù)成果,包括壓縮空氣儲(chǔ)能、核供熱、生物柴油、氫能系統(tǒng)等,正分層次的快速轉(zhuǎn)化落地,同時(shí)融合啟迪在數(shù)字經(jīng)濟(jì)、人工智能、新材料等產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的深度發(fā)展優(yōu)勢(shì)以及強(qiáng)大的科技集成能力,將為我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的宏偉目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。啟迪在2020年底剛剛完成了“校企改革”任務(wù),但是校企的基因,中國(guó)特色的“產(chǎn)學(xué)研一體化”發(fā)展路徑不僅不能丟,還應(yīng)堅(jiān)持與強(qiáng)化。
四、“立體三螺旋”驅(qū)動(dòng)我國(guó)零碳科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展
三螺旋最早出現(xiàn)在上世紀(jì)50年代的生物學(xué)領(lǐng)域,用來(lái)描述基因、生物體和環(huán)境之間的關(guān)系。90年代中期,美國(guó)教授提出了“政府、企業(yè)、大學(xué)”創(chuàng)新三螺旋模型理論,用來(lái)分析知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代政府、企業(yè)和大學(xué)之間的新型互動(dòng)關(guān)系,這三方面在履行傳統(tǒng)的政策協(xié)調(diào)、財(cái)富生產(chǎn)和知識(shí)創(chuàng)造的職能之外,還像三條螺旋一樣,互為因果,最終孕育了以知識(shí)為基礎(chǔ)的創(chuàng)新型社會(huì)。
啟迪控股在多年的科技服務(wù)實(shí)踐中,以創(chuàng)新為基點(diǎn),以產(chǎn)業(yè)為抓手,提煉出“創(chuàng)新主體:政府+企業(yè)+大學(xué),創(chuàng)新載體:園區(qū)+實(shí)業(yè)+金融,創(chuàng)新本體:技術(shù)+產(chǎn)業(yè)+資本”三個(gè)三螺旋多重交織的立體三螺旋模型,啟迪的多重立體三螺旋模型是對(duì)原來(lái)“政府+產(chǎn)業(yè)+大學(xué)”三螺旋的重要升級(jí)和發(fā)展,將原來(lái)一個(gè)維度的三螺旋模型上升至多個(gè)維度,構(gòu)成立體三螺旋體系,這個(gè)多重立體三螺旋體系從“創(chuàng)新主體、創(chuàng)新載體、創(chuàng)新本體”三個(gè)層面立體互動(dòng),將成為我國(guó)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重要驅(qū)動(dòng)力量。
在創(chuàng)新主體層面,啟迪踐行“政府+企業(yè)+大學(xué)”三螺旋發(fā)展模式,推動(dòng)創(chuàng)新體制機(jī)制優(yōu)化。當(dāng)前,該發(fā)展模式已經(jīng)由最初的地方政府、啟迪控股和清華大學(xué)的合作,衍生到更加廣泛的范圍,啟迪建立起一個(gè)國(guó)內(nèi)外政府、大學(xué)互動(dòng)發(fā)展的朋友圈。
在創(chuàng)新載體層面,啟迪形成了“科技園區(qū)(巢)+科技產(chǎn)業(yè)(鳳)+科技金融(食)”三螺旋發(fā)展模式,實(shí)現(xiàn)了“帶鳳帶食、筑巢引龍”,真正打造出一個(gè)有效的充滿活力的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。
在創(chuàng)新本體層面,形成了“技術(shù)+產(chǎn)業(yè)+資本”三螺旋,把存量資本和產(chǎn)業(yè)通過(guò)核心技術(shù)激活,形成引領(lǐng)性產(chǎn)業(yè)集群,帶動(dòng)當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),培育新興產(chǎn)業(yè)。
在“多重立體三螺旋”基礎(chǔ)上,啟迪旗下的創(chuàng)新基地集群、科技產(chǎn)業(yè)集群以及匯聚的各路精英團(tuán)隊(duì)集群相融合,形成新的三螺旋,這就是啟迪控股創(chuàng)造與實(shí)踐的“集群式創(chuàng)新”發(fā)展模式。啟迪的集群式創(chuàng)新,就是啟迪所屬各基地群,依托所在地的區(qū)域優(yōu)勢(shì),通過(guò)資源的聚集,形成了政府、大學(xué)、研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)、投資者等共同參與的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)又利用“互聯(lián)網(wǎng)+”、大數(shù)據(jù)云計(jì)算等先進(jìn)技術(shù),打破地理界線,實(shí)現(xiàn)集群與集群之間的互動(dòng)、要素與要素之間的融合,在更大范圍內(nèi)推動(dòng)創(chuàng)新資源和信息共享,最終促進(jìn)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。
實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革,在變革的過(guò)程中,多個(gè)要素互為影響,螺旋上升的。政府、企業(yè)、大學(xué),科技園區(qū)、科技產(chǎn)業(yè)、科技金融,技術(shù)、產(chǎn)業(yè)、資本,諸多要素在不同層面形成正向的互為促進(jìn)的“螺旋”,驅(qū)動(dòng)零碳科技和產(chǎn)業(yè)加速落地形成生產(chǎn)力,推動(dòng)我國(guó)加快形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式、空間格局。
在“立體三螺旋”理論指導(dǎo)下,啟迪控股通過(guò)多年的積累和實(shí)踐,擁有了較為完備的“碳中和”產(chǎn)業(yè)平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)鏈,更為寶貴的是擁有了推動(dòng)雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的科技成果轉(zhuǎn)化經(jīng)驗(yàn)和模式。
五、未來(lái)“碳中和”城市技術(shù)體系
未來(lái)的“碳中和”城市擁有數(shù)字化智能化創(chuàng)新服務(wù)手段,擁有繁榮的經(jīng)濟(jì),井然的社會(huì)秩序,和諧的生態(tài),擁有安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)、清潔的能源供應(yīng)。作為國(guó)家戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī),這樣的“碳中和”城市建設(shè)和運(yùn)行中,啟迪旗下企業(yè)可以在各個(gè)層面貢獻(xiàn)力量。城市適宜的“碳中和”規(guī)劃,碳資產(chǎn)管理;城市百分之百由包括太陽(yáng)能、風(fēng)能、生物能源和核能等在內(nèi)的可再生能源供能,并且通過(guò)能源存儲(chǔ)技術(shù)和交易機(jī)制實(shí)現(xiàn)優(yōu)化;通過(guò)在傳感器及衛(wèi)星等技術(shù)支持下的人工智能、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息技術(shù),實(shí)現(xiàn)智能化、高能效的生產(chǎn)生活,最大化的節(jié)約資源消耗;在智能系統(tǒng)管理下,城市交通暢通無(wú)阻,在快速充電站、加氫站、生物燃料加油站、生物航空燃料加注的支持下,零排放的自行車、輕軌、公交車、無(wú)人駕駛車輛以及飛機(jī)之間無(wú)縫銜接;城市外圍的工業(yè)實(shí)現(xiàn)脫碳,通過(guò)碳捕捉、利用和封存技術(shù)(CCUS),每年捕捉、利用和封存上百萬(wàn)噸二氧化碳;所有尚存的排放都通過(guò)基于自然的氣候解決方案(NCS)實(shí)現(xiàn)碳補(bǔ)償;生產(chǎn)生活廢棄物通過(guò)重新規(guī)劃用途和轉(zhuǎn)化為生物燃料和生物能源,實(shí)現(xiàn)廢棄物的閉環(huán)利用;城市服務(wù)、環(huán)衛(wèi)等實(shí)現(xiàn)數(shù)字化無(wú)人化;從根本上采用全新的方式來(lái)使用寶貴的資源,并從“索取、使用、浪費(fèi)”的途徑,轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)資源能夠重復(fù)使用、回收、重新生產(chǎn)為新的產(chǎn)品,并將其生命周期盡可能延長(zhǎng)的途徑。與此同時(shí),城市的可持續(xù)發(fā)展得到提升,城市所在地的生物多樣性進(jìn)一步加強(qiáng),碳補(bǔ)償產(chǎn)品也帶來(lái)潛在收入,實(shí)現(xiàn)了生態(tài)優(yōu)先、綠色低碳的高質(zhì)量發(fā)展。
六、各領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和的技術(shù)路徑
目前,我國(guó)已是全球溫室氣體排放的第一大國(guó)家。根據(jù)世界資源研究所數(shù)據(jù),分部門(mén)而言,2017年中國(guó)發(fā)電和供熱行業(yè)所產(chǎn)生的溫室氣體排放占全國(guó)總排放的41.6%,制造業(yè)和建筑業(yè)占23.2%,工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程產(chǎn)生的溫室氣體排放占9.7%,此外交通運(yùn)輸和農(nóng)業(yè)部門(mén)的碳排放占比分別是7.5%和6.1%。和全球?qū)Ρ龋袊?guó)在建筑、交通和農(nóng)業(yè)部門(mén)碳排放占比明顯偏低,而工業(yè)部門(mén)占比較高。
中國(guó)分領(lǐng)域碳排放 (2017)
2060“碳中和”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)需要全新的低碳發(fā)展轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略,它將倒逼中國(guó)的能源轉(zhuǎn)型,使其逐步擺脫對(duì)化石燃料、燃煤電廠的依賴,達(dá)到突破能源使用現(xiàn)狀、顛覆已有技術(shù)、打破傳統(tǒng)工業(yè)生態(tài),實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)體系、能源體系、技術(shù)體系的巨大轉(zhuǎn)變。這種顛覆性的轉(zhuǎn)變必將是涵蓋國(guó)民經(jīng)濟(jì)的方方面面,針對(duì)實(shí)現(xiàn)綠色低碳的不同領(lǐng)域,下面簡(jiǎn)要概述。
(一)能源大腦
實(shí)現(xiàn)碳中和,構(gòu)建新型的分布式和集中式共存的,電力、熱力等互聯(lián)互通的,以清潔能源為基礎(chǔ)的能源供應(yīng)體系是必由之路。多能流管控的復(fù)雜性,就給現(xiàn)有的能源管理體系帶來(lái)了挑戰(zhàn)。面向零碳的未來(lái)能源系統(tǒng)必將是和信息技術(shù)、人工智能技術(shù)深度融合的智慧型能源系統(tǒng)。它由廣義的物理系統(tǒng),包括綜合能源系統(tǒng)及廣義的環(huán)境系統(tǒng),綜合信息系統(tǒng),以及各種社會(huì)行為深度融合而成。其中:綜合能源系統(tǒng)是由不同的一次能源以及大量分布式能源及能源產(chǎn)消者,不同的產(chǎn)業(yè)如電動(dòng)汽車、制造業(yè)、智慧城市等連接形成了一個(gè)無(wú)法分割的整體,它們彼此之間是相互影響、相互關(guān)聯(lián)、相互作用的,它們具有在物理系統(tǒng)層面呈現(xiàn)多種能流耦合、在運(yùn)行調(diào)控技術(shù)上跨越多個(gè)時(shí)間尺度、在商業(yè)模式上涉及多個(gè)主體參與的主要特征。未來(lái)的能源系統(tǒng)將會(huì)構(gòu)建綠色低碳、安全高效、開(kāi)放共享的能源生態(tài),其運(yùn)行需要有一個(gè)“大腦”來(lái)指揮和調(diào)配,這個(gè)“大腦”正是“多能流能量管理系統(tǒng)”(Integrated Energy Management System,簡(jiǎn)稱IEMS)。
IEMS融合“云、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)、人工智能”技術(shù),指揮和調(diào)配城市能源互聯(lián)網(wǎng)的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”各個(gè)環(huán)節(jié)的各種資源,使復(fù)雜的“冷-熱-電-氣”多能流網(wǎng)絡(luò)形成一個(gè)有機(jī)的運(yùn)行整體。同時(shí),IEMS基于能源互聯(lián)網(wǎng)的全景信息,充分利用多能流固有的動(dòng)態(tài)特性差異,合理安排各類資源的冷、熱、電功率計(jì)劃,為多能流系統(tǒng)的運(yùn)行提供一套完整的智能運(yùn)行管理解決方案,支持電、熱、冷、氣、水、工業(yè)產(chǎn)品、電氣化交通等多種能源形式的綜合能量管理與優(yōu)化運(yùn)行控制,實(shí)現(xiàn)多能轉(zhuǎn)換與互補(bǔ)協(xié)同,提升總體效益;通過(guò)整合信息流,統(tǒng)領(lǐng)能量流,促進(jìn)能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”,助力構(gòu)建安全可靠、生態(tài)智能、節(jié)能環(huán)保的能源支撐體系,確保能源互聯(lián)網(wǎng)多能流系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟(jì)、低碳、高效地運(yùn)行。
在城市級(jí),IEMS在實(shí)現(xiàn)城市能源互聯(lián)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了能源的互通,并在實(shí)現(xiàn)了對(duì)城市能源互聯(lián)網(wǎng)科學(xué)化管理的基礎(chǔ)上,提升了能源互聯(lián)網(wǎng)多能互補(bǔ)運(yùn)行及“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”協(xié)同運(yùn)行的能力,進(jìn)而提高了城市能源綜合使用效率及可再生能源消納能力,并實(shí)現(xiàn)安全供能前提下的效益最大化;為進(jìn)一步加快構(gòu)建城市能源生態(tài)及城市能源發(fā)展提供技術(shù)決策支撐。
IEMS可為用戶(指工業(yè)企業(yè)、商業(yè)中心、公共建筑等用戶)提供能源優(yōu)化服務(wù)。用戶自身?yè)碛写罅康姆植际劫Y源(如冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)、燃?xì)忮仩t、電鍋爐、地源熱泵、分布式光伏、電儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱等)及大量可控負(fù)荷,可通過(guò)提供在線能源服務(wù)或與企業(yè)已有的能源管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)接,通過(guò)提供能源監(jiān)測(cè)、用能分析、能效評(píng)估、多能流運(yùn)行優(yōu)化、參與能源市場(chǎng)及交易輔助等服務(wù),進(jìn)一步提升用戶終端能源利用效率,降低用戶用能成本。
可見(jiàn),IEMS實(shí)現(xiàn)依賴于多種技術(shù)集成,形成“集群式創(chuàng)新”,這正是啟迪的強(qiáng)項(xiàng)。啟迪正聚集清華大學(xué)電機(jī)系、自動(dòng)化系以及天津大學(xué)等院校的相關(guān)技術(shù)成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化,并整合了日本富士電機(jī)等國(guó)內(nèi)外相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)資源,共同打造面向未來(lái)“碳中和”的,多維度的能源大腦。
(二)能源區(qū)塊鏈
區(qū)塊鏈成為近兩年熱點(diǎn)話題,因其通過(guò)分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制、加密算法等技術(shù)的集成,可有效解決傳統(tǒng)交易模式中數(shù)據(jù)在系統(tǒng)內(nèi)流轉(zhuǎn)過(guò)程中的造假行為,從而構(gòu)建可信交易環(huán)境,打造可信社會(huì)。所謂共識(shí)機(jī)制是區(qū)塊鏈系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)不同節(jié)點(diǎn)之間建立信任、獲取權(quán)益的數(shù)學(xué)算法。
實(shí)現(xiàn)碳中和的能源體系,分布式能源必將得到大力應(yīng)用。今年六月,國(guó)家發(fā)改委下發(fā)《關(guān)于報(bào)送整縣(市、區(qū))屋頂分布式光伏開(kāi)發(fā)試點(diǎn)方案的通知》,推進(jìn)屋頂分布式光伏系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。這些以分散的方式布置在用戶附近的能源系統(tǒng),相當(dāng)于一個(gè)可獨(dú)立輸出熱、電等能源的多功能小電站。開(kāi)展分布式發(fā)電市場(chǎng)交易需要遵循信息對(duì)等、共享、透明,交易分散等基本原則。而區(qū)塊鏈技術(shù)本身是一個(gè)特殊的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu),因?yàn)榫邆淙ブ行幕?、可以分散等特點(diǎn),在分布式發(fā)電市場(chǎng)交易上將非常有效。
在傳統(tǒng)電力交易市場(chǎng)上,電力交易掌握在少數(shù)寡頭手中,而事實(shí)上過(guò)去也只有少數(shù)寡頭能夠承擔(dān)如此高昂的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)費(fèi)用。然而隨著光伏技術(shù)的提升,越來(lái)越多的家庭部署了家用光伏發(fā)電設(shè)備,光伏發(fā)電設(shè)備安裝成本較大,但是這其中產(chǎn)生的多余電力卻未被充分利用,無(wú)論是對(duì)于家庭還是社區(qū)都是一種隱形損失。越來(lái)越多的家庭想要將自家的余電上網(wǎng)出售給其他用戶,清潔電力來(lái)源也希望降低價(jià)格吸引更多用戶。受地域、經(jīng)濟(jì)等的限制,電力需求和電力供給之間的不匹配是一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)存在的問(wèn)題。智能電網(wǎng)能使得這一問(wèn)題得到有效解決,而區(qū)塊鏈技術(shù)則是搭建智能電網(wǎng)的最優(yōu)選擇。通過(guò)電網(wǎng)的數(shù)字化、智能化,自主運(yùn)行、自我優(yōu)化,電力生產(chǎn)與消費(fèi)都將更加精準(zhǔn)化和精細(xì)化,資源利用將更加集約、高效,決策判斷將更加具有前瞻性。目前,大部分區(qū)塊鏈能源項(xiàng)目都集中在P2P能源市場(chǎng)平臺(tái)。區(qū)塊鏈能源點(diǎn)對(duì)點(diǎn)交易是目前區(qū)塊鏈在能源行業(yè)的主要應(yīng)用場(chǎng)景,區(qū)塊鏈的去中心化和分布式特點(diǎn),讓電力生產(chǎn)者、售電部門(mén)和消費(fèi)者可以實(shí)現(xiàn)“直連”,可以大幅度降低電力的交易成本,提升交易效率。
分布式能源系統(tǒng),既具有了互聯(lián)網(wǎng)的基本特征,又具有互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)濟(jì)要解決的核心問(wèn)題,如能源和信息的雙向流動(dòng)、數(shù)據(jù)的記錄和管理等。通過(guò)區(qū)塊鏈,支付可以通過(guò)加密貨幣作為安全保障,而合同將只是數(shù)字。所有的交易都可能被數(shù)千人“證人”驗(yàn)證,如果使用公共鏈接,將會(huì)引入潛在的免手續(xù)費(fèi)模式。每筆交易都將以防篡改的方式進(jìn)行記錄。由于驗(yàn)證交易的過(guò)程是通過(guò)大量的分布式計(jì)算系統(tǒng)的數(shù)據(jù)模式進(jìn)行,而不是以有限的中央系統(tǒng)進(jìn)行交易,因此在區(qū)塊鏈上交易能源將允許交易的“即時(shí)”批準(zhǔn)。在消費(fèi)者和生產(chǎn)者之間直接進(jìn)行交易是存在免費(fèi)可能性的。目前傳統(tǒng)的交易模式是,交易人員執(zhí)行交易,銀行確認(rèn)賬戶是否有足夠的款項(xiàng)可供支付,中央權(quán)力系統(tǒng)監(jiān)管監(jiān)視記錄交易發(fā)生。而區(qū)塊鏈技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于交易可以直接進(jìn)行,不需要中央權(quán)利機(jī)構(gòu)進(jìn)行監(jiān)督也不需要銀行機(jī)構(gòu)的進(jìn)入,這樣的結(jié)果大大的降低了中間手續(xù)費(fèi)的產(chǎn)生。
另外,區(qū)塊鏈技術(shù)的引入,可以極大的方便了碳資產(chǎn)的管理和交易。在中國(guó)CCER碳資產(chǎn),從發(fā)起到上市,交易和流通至少需要十個(gè)月,復(fù)雜而又耗時(shí)長(zhǎng)會(huì)給減排企業(yè)和控排企業(yè)帶來(lái)不小的經(jīng)濟(jì)成本,對(duì)于整個(gè)未來(lái)能源的清潔化、分布化、金融化會(huì)帶來(lái)巨大的挑戰(zhàn)。啟迪控股旗下啟迪清潔能源正開(kāi)展工作,通過(guò)區(qū)塊鏈技術(shù)與碳市場(chǎng)應(yīng)用場(chǎng)景的深度融合,打造低成本、高可靠的碳資產(chǎn)開(kāi)發(fā)和管理的區(qū)塊鏈平臺(tái),通過(guò)發(fā)行以核證減排量(CCER)為基礎(chǔ)資產(chǎn)的“碳幣“,將碳資產(chǎn)開(kāi)發(fā)各環(huán)節(jié)的參與方納入基于區(qū)塊鏈的共享協(xié)作分布式可信賬本,實(shí)現(xiàn)基于區(qū)塊鏈的文件和數(shù)據(jù)傳遞、以及評(píng)審和開(kāi)發(fā)過(guò)程中的參與方互動(dòng),通過(guò)過(guò)程重塑,打造碳資產(chǎn)開(kāi)發(fā)高效協(xié)作網(wǎng)絡(luò)。
(三)零碳電力網(wǎng)
電氣化是碳中和的核心,而電力的綠色轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)碳中和的基礎(chǔ)。由于其“標(biāo)準(zhǔn)化”和“可控化 ”,極高的能源利用效率和節(jié)能、清潔的用能方式,電力是工業(yè)化進(jìn)程的“助推器”。電氣化也是目前實(shí)現(xiàn)碳中和成本最低、最為成熟的技術(shù)徑,通過(guò)交通、工業(yè)和建筑等終端能源使用部門(mén)電氣化水平的提升,將替代煤炭、石油等化石能源的消耗。
電氣化將推動(dòng)全球電力消費(fèi)的快速增長(zhǎng)。隨著電力在能源消費(fèi)中地位愈發(fā)重要,電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)的低碳化轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)碳中和的必備條件。根據(jù)世界能源署(IEA)測(cè)算,到2050年,全球電力消費(fèi)量將是目前的 2.5倍。碳中和條件下,若滿足未來(lái)新增的電力需求,未來(lái)30年全球可再生能源平均年度新增裝機(jī)規(guī)模需達(dá)到700GW,是2019年新增裝機(jī)容量的4倍。國(guó)際可再生能源署(IRENA)預(yù)計(jì)2050年全球電力消費(fèi)中約有86%的電力來(lái)自非化石能源,即零碳電力將相比2019年增長(zhǎng)7倍。
在可再生能源發(fā)電中,光伏和風(fēng)電將占據(jù)重要位置。根據(jù)IEA預(yù)測(cè),全球光伏和風(fēng)能在總發(fā)電量中的占比將從目前的7%提升至2040年的24%。其中,太陽(yáng)能光伏發(fā)電增長(zhǎng)迅速,將在可再生能源發(fā)電中占據(jù)主導(dǎo)地位。
隨著轉(zhuǎn)換效率提升和制造業(yè)規(guī)模效益,已經(jīng)推動(dòng)風(fēng)光發(fā)電成本實(shí)現(xiàn)了大幅下降。但是,只有更大規(guī)模的低成本的可再生能源發(fā)電供給,整個(gè)社會(huì)的電氣化進(jìn)程才能得以實(shí)現(xiàn)。由于有了足夠便宜的成本,可再生能源電力制氫(“綠氫”)才能變得更加經(jīng)濟(jì)可行,才能使很多很難電氣化的工業(yè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)碳中和 成為可能。針對(duì)光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電,啟迪控股在科技賦能方面開(kāi)展了很多卓有成效的工作。
1、 智能光伏系統(tǒng)控制(Solarule)
啟迪控股支持清華大學(xué)自動(dòng)化系八位博士創(chuàng)業(yè),成立了啟迪清云公司,核心技術(shù)清蕓日衡智能光伏系統(tǒng)解決方案(Solarule),為光伏電站系統(tǒng)提供狀態(tài)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、診斷定位、老化評(píng)估等服務(wù),為電站的穩(wěn)定高效安全運(yùn)行提供了保障。在原有傳統(tǒng)發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,研發(fā)并運(yùn)行智能監(jiān)控平臺(tái),監(jiān)控電池庫(kù)列、直流匯流箱、光伏逆變器、交流匯流箱以及變壓器等組件。根據(jù)智能監(jiān)控平臺(tái)抓取的數(shù)據(jù)進(jìn)行發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)維護(hù)以及故障診斷,并且將所有數(shù)據(jù)上傳至云端一體化知識(shí)庫(kù)。通過(guò)云端的計(jì)算與統(tǒng)計(jì)對(duì)發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行電站的整體評(píng)估,通過(guò)實(shí)時(shí)傳輸系統(tǒng)反饋給整個(gè)智能電網(wǎng),達(dá)到對(duì)發(fā)電系統(tǒng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控、診斷、運(yùn)維、評(píng)估的目的。通過(guò)自適應(yīng)人工智能算法,分析用戶電力運(yùn)行數(shù)據(jù)、負(fù)荷曲線、電能報(bào)表,合理規(guī)劃儲(chǔ)能系統(tǒng)充放電規(guī)則,從而滿足需求側(cè)電力負(fù)荷響應(yīng)。
2、 風(fēng)電葉片優(yōu)化
啟迪控股在全球布局了廣闊的創(chuàng)新孵化合作網(wǎng)絡(luò),和英國(guó)國(guó)家海洋風(fēng)電研究院全面合作自三年前啟動(dòng)以來(lái),一刻沒(méi)有停,已先后向國(guó)內(nèi)引進(jìn)英國(guó)先進(jìn)技術(shù)近10項(xiàng)。比如啟迪與英國(guó)ANAKATA共同成立啟迪安納卡塔公司,引入了先進(jìn)空氣動(dòng)力學(xué)技術(shù),提升我國(guó)風(fēng)電的氣動(dòng)性能。目前公司通過(guò)在葉尖增加小翼等,改變?nèi)~尖外形,進(jìn)而減少葉尖渦流造成的氣動(dòng)損失。通過(guò)中核甘肅的1.5MW -82 的風(fēng)機(jī)葉片安裝葉尖小翼、渦流發(fā)生器、襟翼等增功附件進(jìn)行示范測(cè)試,發(fā)電量增幅6.6%,實(shí)現(xiàn)了風(fēng)機(jī)增加極小成本情況下,大大增加了發(fā)電量,降低了發(fā)電成本。
3、 燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)優(yōu)化及氫能燃燒
大量可再生能源并入電網(wǎng)后,由于其自有的一些不穩(wěn)定、不可靠的特性,需要有可靠的、穩(wěn)定的技術(shù)幫助電網(wǎng)調(diào)峰,所以這給燃?xì)廨啓C(jī)天然氣發(fā)電創(chuàng)造了一個(gè)機(jī)遇。另外,燃?xì)廨啓C(jī)還可以燒氫,并通過(guò)技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)高比例摻氫燃燒或100%燃?xì)?,最終實(shí)現(xiàn)零碳排放。但是,燃?xì)廨啓C(jī)作為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠“,我國(guó)在裝備制造技術(shù)能力上還有很大欠缺。啟迪控股支持畢業(yè)于清華大學(xué)航天航空學(xué)院的博士團(tuán)隊(duì)成果轉(zhuǎn)化,成立啟迪氫燃公司,核心技術(shù)是通過(guò)優(yōu)化燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng),降低碳排放。另外,通過(guò)在燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)中,引入天然氣摻50%的氫氣燃燒,可以把碳排放降低69%。終極目標(biāo)則是燃?xì)廨啓C(jī)燃燒百分之百的氫氣,實(shí)現(xiàn)零碳。
4、 非補(bǔ)燃零碳?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能
電力是需要維持瞬時(shí)平衡的復(fù)雜系統(tǒng),需要源網(wǎng)荷儲(chǔ)之間相互配合,共同助力維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性。隨著波動(dòng)性很強(qiáng)的風(fēng)光發(fā)電比例越來(lái)越大,作為“蓄水池”的儲(chǔ)能系統(tǒng)的越來(lái)越重要,協(xié)助電力系統(tǒng)進(jìn)行電量與電力的實(shí)時(shí)平衡。
電力系統(tǒng)的大型儲(chǔ)能系統(tǒng)有很多不同的技術(shù)路線。其中,啟迪控股支持清華大學(xué)電機(jī)系盧強(qiáng)院士科技成果轉(zhuǎn)化成立了啟迪華騰公司,核心技術(shù)是基于壓縮熱回饋的非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能技術(shù)。由于其是物理儲(chǔ)能,有著卓越的零碳環(huán)保性和安全性,越來(lái)越受到重視。壓縮空氣儲(chǔ)能通過(guò)電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)壓縮機(jī)將空氣壓縮并儲(chǔ)存,只需要一個(gè)較大的氣體儲(chǔ)存空間(廢棄礦井巷道、鹽穴、密閉容器等)儲(chǔ)氣,就可以建設(shè)安全環(huán)保的儲(chǔ)能電站。壓縮空氣儲(chǔ)能有很多優(yōu)點(diǎn):1)儲(chǔ)能密度大,體積為1立方米、溫度為300K(約 27℃)、壓力為40 MPa 的壓縮空氣,可存儲(chǔ)能量154.9兆焦,相當(dāng)于43.02度電能;2)儲(chǔ)能效率高,根據(jù)系統(tǒng)容量及配置方式的不同,儲(chǔ)能效率可達(dá)到40%-70%,與抽水蓄能幾乎相當(dāng);3)成本低,利用棄電和谷電壓縮空氣實(shí)現(xiàn)大規(guī)模儲(chǔ)能,度電的生產(chǎn)成本可低于火電,降至0.2元以下;4)關(guān)鍵設(shè)備諸如空氣壓縮機(jī)、高壓儲(chǔ)氣罐、空氣透平等,均有成熟的制造工藝,設(shè)備國(guó)產(chǎn)化率可達(dá)100%;5)系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備壽命長(zhǎng)達(dá)40年,為蓄電池壽命的13倍,報(bào)廢后可全部回收利用,可實(shí)現(xiàn)全生命流程的零碳排放。
(四)零碳熱力網(wǎng)
熱力是工業(yè)部門(mén)重要的生產(chǎn)資源,也是我國(guó)廣大地區(qū)冬季采暖的基本民生需求。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示,2020年,我國(guó)建筑運(yùn)行階段二氧化碳排放量為21.7億噸,其中,化石燃料燃燒排放6.9億噸,而供熱領(lǐng)域化石燃料排放占到總化石燃料燃燒排放的76%。伴隨南方地區(qū)供暖需求的爆發(fā)式增長(zhǎng),我國(guó)供熱行業(yè)的碳排放潛力將進(jìn)一步增加。預(yù)計(jì)到2030年,我國(guó)南方地區(qū)分戶、區(qū)域供暖用戶數(shù)量共計(jì)將達(dá)到9700萬(wàn)戶左右,屆時(shí)碳排放潛力將超過(guò)7000萬(wàn)噸。實(shí)現(xiàn)碳中和,熱力領(lǐng)域亟需技術(shù)突破。在此領(lǐng)域,啟迪控股開(kāi)展了多方面的工作。
1、 余熱利用
工業(yè)余熱供暖利用的是工廠生產(chǎn)過(guò)程“尾部”排放的廢熱,對(duì)工業(yè)產(chǎn)品生產(chǎn)沒(méi)有任何影響,因此有余熱供暖和沒(méi)有余熱供暖時(shí),工業(yè)生產(chǎn)本身的能耗不變,余熱供暖并不增加工業(yè)生產(chǎn)能耗。我國(guó)北方低品位工業(yè)余熱資源十分豐富,高耗能工業(yè)部門(mén)更多分布在北方集中供暖地區(qū),這對(duì)利用高耗能工業(yè)部門(mén)的低品位工業(yè)余熱進(jìn)行集中供暖有利。基于此,啟迪控股支持清華大學(xué)建筑學(xué)院多位院士教授科技成果轉(zhuǎn)化成立了清建能源研究院、啟迪天工公司等,積極落地轉(zhuǎn)化城市集中供熱零碳化技術(shù)。由國(guó)家電投山東核電與清華大學(xué)、啟迪控股旗下清建能源聯(lián)合建設(shè)的世界首創(chuàng)“水熱同產(chǎn)同送”科技示范工程在山東海陽(yáng)核電站投運(yùn)。其通過(guò)對(duì)核能進(jìn)行先發(fā)電、后制水、再供暖的三級(jí)高效利用,為世界“零碳”供熱+“零能耗”制水提供了中國(guó)方案。
2、 生物質(zhì)綜合利用
生物質(zhì)應(yīng)用也是重要的清潔熱力手段,同時(shí),生物質(zhì)也是重要的生產(chǎn)材料和固碳手段。啟迪雷浩公司開(kāi)展了生物質(zhì)的綜合利用的研究和推廣。該技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)能到熱能轉(zhuǎn)換的同時(shí),延伸出生物質(zhì)炭、活性炭、木醋液、木焦油、生物質(zhì)天然氣、炭基肥、氫燃料電池、以及余熱利用等技術(shù)和產(chǎn)品,可完善生物質(zhì)產(chǎn)業(yè)鏈條,增加加工企業(yè)效益和競(jìng)爭(zhēng)力,打造綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈,增加當(dāng)?shù)剞r(nóng)民就業(yè)機(jī)會(huì),提高農(nóng)民收入?!皻狻?、“炭”、“液”都是市場(chǎng)緊缺的資源、能源類產(chǎn)品,具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。生物質(zhì)資源化利用加二氧化碳捕集、利用和封存(CCUS)技術(shù),可實(shí)現(xiàn)負(fù)碳排放,助力實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。
3、 低溫核供熱
另外,未來(lái)以低溫供熱堆承擔(dān)城市基本熱負(fù)荷,是解決清潔供熱問(wèn)題的有效路徑之一。不同于核電站,池式低溫供暖堆甚至可以靈活的布置在低溫嚴(yán)寒內(nèi)陸偏遠(yuǎn)地區(qū),解決城市供熱的燃煤替代問(wèn)題。
池式低溫供暖堆,屬于輕水堆技術(shù)路線,其特征是開(kāi)口常壓;反應(yīng)堆堆芯放置在一個(gè)圓柱形不銹鋼襯里鋼筋的混凝土水池的底部,充分利用水產(chǎn)生的靜壓力,將反應(yīng)堆堆芯處的水的沸點(diǎn)提高到130℃左右。經(jīng)過(guò)一、二、三回路的熱交換,核能供暖可滿足熱力管網(wǎng)集中供暖基本熱負(fù)荷的需要。池式低溫供暖堆采用成熟的技術(shù)和設(shè)備,可實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化;建造周期短,一般在18至24個(gè)月內(nèi)完成建設(shè)和調(diào)試,其設(shè)計(jì)壽命為60年。
池式低溫供暖堆的突出優(yōu)勢(shì)是:1)固有安全,核燃料元件在低溫下運(yùn)行,無(wú)超壓、無(wú)失壓、無(wú)彈棒事故、無(wú)安全閥失效等,可依靠物理規(guī)律有效地控制反應(yīng)性的變化,可依靠自然循環(huán)有效地導(dǎo)出余熱;2)具有核技術(shù)多種應(yīng)用的前景,如利用中子生產(chǎn)多種同位素等;3)污染物零排放;4)選址靈活,對(duì)地質(zhì)條件無(wú)特殊要求,可貼近城市,場(chǎng)地小,1座400MWt池式低溫供暖堆僅需200米*200米的場(chǎng)地;5)池式低溫供暖堆給水溫度90°C,毋需改造現(xiàn)有供熱管網(wǎng)與大中城市現(xiàn)有集中供暖系統(tǒng)匹配度最佳;6)運(yùn)行不受氣候因素等的影響,無(wú)大規(guī)模運(yùn)輸和儲(chǔ)存問(wèn)題,大幅減少冬季燃料供應(yīng)短缺問(wèn)題,能源安全保障度最高。
池式低溫供暖堆系統(tǒng)簡(jiǎn)化、運(yùn)維簡(jiǎn)便、技術(shù)成熟、安全可靠、環(huán)境友好,是我國(guó)北方內(nèi)陸城市冬季清潔供暖的理想熱源,可作為重構(gòu)新清潔供暖能源結(jié)構(gòu)的基石。一座400MWt池式低溫供暖堆,可供暖建筑面積達(dá)2000萬(wàn)平米,運(yùn)行一年可替換32萬(wàn)噸標(biāo)煤或1.6億立方天然氣,減排二氧化碳52萬(wàn)噸。預(yù)計(jì)全國(guó)大中城市需要部署超過(guò)400座400MWt池式低溫供暖堆,年減排量超過(guò)2億噸二氧化碳。未來(lái)以池式供暖堆承擔(dān)基礎(chǔ)負(fù)荷,占設(shè)計(jì)總負(fù)荷的30%-40%,提供供暖季60%-70%的清潔供暖能量;其他清潔供暖方式承擔(dān)調(diào)峰和備份的功能。
4、 太陽(yáng)能、熱泵等分布式清潔供熱
正是有了清華大學(xué)的科技成果轉(zhuǎn)化,才有了我國(guó)太陽(yáng)能熱利用產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展,無(wú)論是技術(shù)水平還是產(chǎn)業(yè)能力,都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。分布式太陽(yáng)能供熱、以及各種類型的熱泵供熱,都可以達(dá)到很好的節(jié)能減排效果。在這個(gè)領(lǐng)域,啟迪控股旗下華業(yè)陽(yáng)光已經(jīng)在我國(guó)北方地區(qū)實(shí)施了很多項(xiàng)目,通過(guò)和清華大學(xué)、中科院等合作研發(fā),開(kāi)展技術(shù)攻關(guān),研發(fā)的分體式雙級(jí)壓縮超低溫空氣源熱泵,并成功應(yīng)用在鶴崗-35℃極寒氣溫供熱能源站項(xiàng)目中。另外,太陽(yáng)能復(fù)合熱泵產(chǎn)品,也在農(nóng)產(chǎn)品干燥領(lǐng)域取得很好的效果。
(五)零碳動(dòng)力網(wǎng)
交通行業(yè)二氧化碳排放量約占全國(guó)總碳排放量的接近10%,其中道路交通在交通全行業(yè)碳排放中的占比約80%,且仍處于快速發(fā)展階段,以道路交通為主的交通行業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型勢(shì)在必行。摒棄原有的成熟的石化能源體系,轉(zhuǎn)向新能源體系,不同領(lǐng)域都系統(tǒng)性的問(wèn)題需要解決。這個(gè)領(lǐng)域,啟迪也積聚了一批先進(jìn)成果,正有批次有階段的逐步落地。
1、 酶法生物柴油
我國(guó)現(xiàn)有的卡車運(yùn)輸領(lǐng)域,大量使用柴油,直接電動(dòng)車替代不現(xiàn)實(shí)。航空運(yùn)輸領(lǐng)域的航空煤油,也只有使用生物燃料來(lái)完成降碳。
生物柴油是指以動(dòng)植物油脂或廢棄油脂與醇(甲醇或乙醇)進(jìn)行反應(yīng)生產(chǎn)的可再生液體燃料,主要成分是脂肪酸甲酯,具有十六烷值高、低硫、無(wú)芳烴、可降解等特點(diǎn),可與石化柴油混配使用或直接替代,是典型的綠色環(huán)??稍偕茉?。
發(fā)展生物柴油,可助力交通領(lǐng)域的碳減排。一噸生物柴油可減排2.5-3噸二氧化碳, 一個(gè)5萬(wàn)噸級(jí)的生物柴油工廠每年帶來(lái)的碳減排量相當(dāng)于建設(shè)一座150MW太陽(yáng)能電站或100MW風(fēng)電站,已被發(fā)達(dá)國(guó)家作為主流減排手段。生物柴油用作汽車燃料還可降低尾氣中硫氧化物排放100%、未燃燒的烴>90%、芳烴75-90%以及致癌物達(dá)90%。
2020年,全球生物柴油生產(chǎn)總量約4500萬(wàn)噸,國(guó)內(nèi)產(chǎn)量約120萬(wàn)噸,僅占2.5%左右,且產(chǎn)品80%以上出口到歐盟地區(qū),用來(lái)滿足其碳減排要求。國(guó)內(nèi)每年廢棄油脂總量近1000萬(wàn)噸,均可轉(zhuǎn)化為生物柴油,變廢為寶,徹底解決“地溝油”回流餐桌的問(wèn)題,還可規(guī)范餐廚剩余物的資源利用方式,從源頭杜絕非洲豬瘟疫情的發(fā)生。從國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)分布來(lái)看,東部沿海地區(qū)產(chǎn)業(yè)集聚優(yōu)勢(shì)明顯,中西部地區(qū)成為增長(zhǎng)新亮點(diǎn),發(fā)展空間和潛力巨大。未來(lái)通過(guò)技術(shù)和資源的整合,還可充分利用馬來(lái)西亞、印尼、巴西、阿根廷等“一帶一路”國(guó)家豐富的動(dòng)植物油脂資源,規(guī)模化發(fā)展生物柴油,有利于減少對(duì)進(jìn)口原油的依賴,保障我國(guó)的能源安全。生物柴油還具有不易揮發(fā)、無(wú)毒、可生物降解等特性,是一種環(huán)保型的溶劑助劑,在農(nóng)藥溶劑領(lǐng)域可替代石油苯類、油田助劑領(lǐng)域可替代石化柴油、環(huán)氧增塑劑領(lǐng)域可替代苯二酸酯系列,發(fā)展前景廣闊。
啟迪德清是啟迪清潔能源和清華大學(xué)教授合作成立的公司,成果轉(zhuǎn)化落地實(shí)施了清華大學(xué)開(kāi)發(fā)的酶法生物柴油技術(shù)。該技術(shù)采用生物制造理念,以脂肪酶為催化劑,具有以下優(yōu)勢(shì):酶的使用壽命較常規(guī)酶法工藝延長(zhǎng)了30倍以上;原料適用廣泛,適用于地溝油、棕櫚酸油、動(dòng)物油、植物油、大型食品加工企業(yè)廢棄油脂深加工;收率高,原料油脂里的有效油脂成分轉(zhuǎn)化為生物柴油的轉(zhuǎn)化率高達(dá)99%以上;反應(yīng)溫度低能耗少,整個(gè)反應(yīng)溫度控制在35-40℃;生產(chǎn)過(guò)程污水少,無(wú)廢酸;綜合成本低等優(yōu)勢(shì),徹底突破了傳統(tǒng)化學(xué)法能耗高、污染大、收率低、生產(chǎn)過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)高等缺點(diǎn),是生物柴油行業(yè)技術(shù)升級(jí),節(jié)能減排,極具推廣價(jià)值的新技術(shù)。目前國(guó)內(nèi)已經(jīng)有三個(gè)工廠使用該技術(shù)生產(chǎn),在巴西、馬來(lái)西亞等地也得到了認(rèn)可和推廣。
2、 化學(xué)鏈制氫
化學(xué)鏈制氫是一種新型的高純氫制備技術(shù),該技術(shù)是2007年由美國(guó)俄亥俄州立大學(xué)范良士教授最早提出的,清華大學(xué)從2008年開(kāi)始對(duì)這項(xiàng)技術(shù)開(kāi)展研究。通過(guò)實(shí)驗(yàn)室和中試規(guī)模的研發(fā),目前已完成系統(tǒng)工藝流程的優(yōu)化,重點(diǎn)突破了鐵基載氧體的深度還原,大幅減少了反應(yīng)器體積,進(jìn)而有利于系統(tǒng)設(shè)備投資的降低;研制了以鋁、鋯等無(wú)機(jī)氧化物為惰性載體的鐵基載氧體,并開(kāi)發(fā)了“球磨+燒結(jié)”的簡(jiǎn)便制備工藝;以合成氣(CO+H2)、甲烷、沼氣(CO2+CH4)、生物質(zhì)熱解氣(CO+H2+CH4+CO2)為原料開(kāi)展實(shí)驗(yàn),均可直接獲得純度99.9%以上的高純氫;以生物質(zhì)廢物熱解氣為原料開(kāi)展的化學(xué)鏈制氫中試試驗(yàn)結(jié)果表明,與生物質(zhì)廢物直接燃燒相比,二噁英產(chǎn)生量降低98%;針對(duì)沼氣和熱解氣中含有甲烷可能導(dǎo)致反應(yīng)器積碳的問(wèn)題,研制了“CH4+CO2”干重整高效催化劑,甲烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到95%以上,并構(gòu)建了組合甲烷干重整單元技術(shù)的RCLHG(dry-Reforming Chemical–Looping Hydrogen Generation)工藝系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了化學(xué)鏈制氫對(duì)原料氣的廣譜適應(yīng)性,為從生物基原料獲得“綠氫”的目標(biāo)提供了有效的技術(shù)支撐。
啟迪和清華大學(xué)環(huán)境學(xué)院教授團(tuán)隊(duì)積極合作,推進(jìn)化學(xué)鏈制氫這項(xiàng)經(jīng)濟(jì)高效的綠氫制備工藝產(chǎn)業(yè)化落地。形成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后,將極大的降低氫氣成本,為氫能產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展提供基本保障。
3、 天然氣摻氫(HCNG)
我國(guó)已經(jīng)連續(xù)10年成為世界內(nèi)燃機(jī)的第一生產(chǎn)大國(guó)和消費(fèi)大國(guó)。以天然氣為代表的燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)是國(guó)際上最主要的替代燃料動(dòng)力,2018年全球87個(gè)國(guó)家與地區(qū)的天然氣汽車保有量已逾2616萬(wàn)輛,加氣站保有量已逾3.1萬(wàn)座;我國(guó)以670萬(wàn)天然氣汽車保有量、9000座加氣站保有量連續(xù)4年蟬聯(lián)世界第一位。我國(guó)天然氣汽車占汽車燃料消費(fèi)總量5%,中重型天然氣內(nèi)燃機(jī)保有量超過(guò)80萬(wàn)臺(tái),天然氣內(nèi)燃機(jī)每年消費(fèi)天然氣450億立方米。
天然氣摻氫(天然氣和氫氣按照一定比例混合而成的氣體燃料,簡(jiǎn)稱HCNG)是一種新型燃料,可以作為內(nèi)燃機(jī)燃料使用。HCNG的使用可以解決燃料電池技術(shù)和產(chǎn)業(yè)鏈成熟之前的過(guò)渡問(wèn)題,使用傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī),稍加改造,就可以燃燒部分氫氣,大大的減少了碳排放。
啟迪清潔能源和清華大學(xué)汽車系團(tuán)隊(duì)合作,轉(zhuǎn)化落地HCNG相關(guān)技術(shù)。在原天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)(排放為國(guó)III)基礎(chǔ)上,研發(fā)成功的天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī),以20%氫氣的天然氣摻氫作為燃料,其排放超過(guò)歐V、并滿足EEV(環(huán)境友好型汽車)排放限值,發(fā)動(dòng)機(jī)ETC循環(huán)燃料消耗率(按等熱值天然氣計(jì)算)比原天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)(排放達(dá)國(guó)III)低7%、而動(dòng)力性保持不變。目前已研發(fā)了國(guó)五、國(guó)六車用天然氣摻氫內(nèi)燃機(jī)并實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用,研發(fā)成功的發(fā)電用摻氫氣體燃料內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。
4、 膜法鎂鋰分離技術(shù)
鋰作為能源金屬、”工業(yè)味精”,廣泛應(yīng)用于鋰電池、電動(dòng)汽車等新能源領(lǐng)域,雖然中國(guó)鋰儲(chǔ)量位居全球第三,但我國(guó)卻面臨著鋰長(zhǎng)期依賴進(jìn)口狀況。啟迪清源公司通過(guò)和清華大學(xué)、青海大學(xué)的合作,成功開(kāi)發(fā)了膜法鎂鋰分離技術(shù)。該技術(shù)系統(tǒng)集成了膜技術(shù)、管道壓力技術(shù)、清潔能源技術(shù)等多門(mén)類技術(shù),通過(guò)“從0到1”的突破,解決了鋰提取領(lǐng)域的卡脖子問(wèn)題。這一獨(dú)創(chuàng)技術(shù)路徑的應(yīng)用,當(dāng)年即實(shí)現(xiàn)鹽湖鋰產(chǎn)量從不足4000噸提高到超過(guò)10000噸,且成本投入大幅下降,成為世界上規(guī)模領(lǐng)先的鋰提取項(xiàng)目。正因?yàn)樵擁?xiàng)技術(shù)的先進(jìn)性以及應(yīng)用效果的顯著性,以色列、俄羅斯等各國(guó)紛紛前來(lái)洽商技術(shù)合作。
5、 燃料電池檢測(cè)
氫能是未來(lái)非常重要的清潔的二次能源。氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展以氫燃料電池汽車產(chǎn)業(yè)為先導(dǎo),產(chǎn)業(yè)發(fā)展離不開(kāi)對(duì)于產(chǎn)品品質(zhì)的判定和把控。由于前期缺乏積累,缺乏核心技術(shù)支持,目前國(guó)內(nèi)燃料電池堆、系統(tǒng)和裝車相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)尚不完善,燃料電池性能和壽命檢測(cè)缺少技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)。
燃料電池電堆產(chǎn)品的測(cè)試包括:氣體泄漏、正常運(yùn)行、允許工作壓力、冷卻系統(tǒng)的壓力、竄氣、電氣過(guò)載、介電強(qiáng)度、壓力差、凍結(jié)/解凍循環(huán)、氣密性、發(fā)電性能、啟停性能、動(dòng)態(tài)響應(yīng)低溫啟動(dòng)、耐久性等多個(gè)細(xì)分項(xiàng)目。雖然各地的研究機(jī)構(gòu)、學(xué)校、企業(yè)均可自行完成一些簡(jiǎn)單的性能測(cè)試,但耐久性測(cè)試由于其連續(xù)工作時(shí)間長(zhǎng)、氫能消耗量大、系統(tǒng)穩(wěn)定性要求高等問(wèn)題,一般檢測(cè)機(jī)構(gòu)難以實(shí)施。目前的耐久性測(cè)試多為裝車實(shí)測(cè)或電堆實(shí)際運(yùn)行,由于缺乏規(guī)范的行業(yè)國(guó)標(biāo)及權(quán)威的第三方檢測(cè)平臺(tái),存在諸多問(wèn)題。
啟迪清潔能源正積極產(chǎn)業(yè)化落地清華大學(xué)燃料電池團(tuán)隊(duì)發(fā)明的燃料電池壽命的快速預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)方法。通過(guò)對(duì)變載、穩(wěn)態(tài)、怠速和起停四種工況的運(yùn)行時(shí)間或次數(shù)進(jìn)行記錄,并記錄每天燃料電池的運(yùn)行時(shí)間,求解并不斷更新四種工況所引起的平均單片電壓/電流衰減速率,同時(shí)根據(jù)近期燃料電池的環(huán)境工況調(diào)整影響因子的數(shù)值,最終得到剩余壽命的預(yù)測(cè)值。
這套燃料電池堆耐久性測(cè)試方法將原先需要上萬(wàn)小時(shí)的裝車實(shí)際工況測(cè)試簡(jiǎn)化為400小時(shí)以內(nèi)的模擬測(cè)試,可較為準(zhǔn)確地對(duì)實(shí)際電堆衰減情況進(jìn)行預(yù)測(cè),大大降低耐久性測(cè)試的人、財(cái)、物的消耗。
(六)零碳農(nóng)村生物質(zhì)網(wǎng)
在廣闊、相對(duì)落后的農(nóng)村地區(qū),農(nóng)民可負(fù)擔(dān)的實(shí)現(xiàn)減碳是一項(xiàng)比較困難的工程。但同時(shí),我國(guó)生物質(zhì)資源豐富,分布較廣,每年廢棄的農(nóng)作物秸稈及農(nóng)產(chǎn)品加工剩余物資源量約2億噸標(biāo)煤;薪炭林、木材加工等林業(yè)剩余物約2億噸標(biāo)煤,合計(jì)約4億噸標(biāo)煤。采用先進(jìn)的生物質(zhì)能利用技術(shù),配合因地制宜的推廣政策,既可以解決零碳能源問(wèn)題,又可消除農(nóng)村傳統(tǒng)低效的直接燃燒利用,以及秸稈就地焚燒引起的環(huán)境污染等問(wèn)題。
針對(duì)農(nóng)村采暖存在方式分散、采暖效率低,以及生物質(zhì)成型燃料成本高、難規(guī)?;茝V等問(wèn)題,啟迪清潔能源集團(tuán)在大同市政府的積極支持下,在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)以“村集體+村民”為主體建立“生物質(zhì)能源公社”,探索出“分散式燃料加工+分布式采暖”的商業(yè)模式,開(kāi)發(fā)了擁有自主專利的生物質(zhì)燃料成型設(shè)備和生物質(zhì)氣化爐具等,以眾多燃料加工點(diǎn)和能源用戶為基礎(chǔ),建設(shè)全中國(guó)首家生物質(zhì)燃料交易平臺(tái)與檢測(cè)中心,構(gòu)建零碳生物質(zhì)能源網(wǎng)。
在生物質(zhì)資源豐富的區(qū)域,建設(shè)生物質(zhì)燃料加工點(diǎn),收集周邊的原料加工后以與散煤接近或者低于散煤的價(jià)格售賣給周邊農(nóng)戶,通過(guò)降低生物質(zhì)燃料成本價(jià)格、人工成本、原材料收儲(chǔ)運(yùn)成本等,實(shí)現(xiàn)加工點(diǎn)的盈利,從而促進(jìn)加工點(diǎn)的自主商業(yè)化運(yùn)營(yíng),構(gòu)建生物質(zhì)行業(yè)供應(yīng)鏈體系。針對(duì)農(nóng)村不同條件用戶提供以下三種模式:農(nóng)戶自行收集田間玉米秸稈運(yùn)至“分散式加工點(diǎn)”進(jìn)行加工,支付加工費(fèi)用:240元/噸;農(nóng)戶委托“分散式加工點(diǎn)”收集玉米精稈進(jìn)行加工,支付收運(yùn)及加工費(fèi)用合計(jì):430元/噸;農(nóng)戶直接向“分散式加工點(diǎn)”購(gòu)買生物質(zhì)燃料,支付燃料費(fèi)用:650元/噸。兩年的采暖季試點(diǎn),運(yùn)行狀況良好,整個(gè)取暖季燃料消耗量平均僅為1.8噸左右,采暖成本僅432元-1170元/采暖季。
數(shù)據(jù)表明,每3萬(wàn)戶生物質(zhì)清潔采暖改造成功,供應(yīng)生物質(zhì)燃料6萬(wàn)噸,每個(gè)采暖季可減排:二氧化碳約15萬(wàn)噸、粉塵約7萬(wàn)噸、二氧化硫約2000噸、氮氧化物約660噸。同時(shí),可解決20萬(wàn)畝土地秸稈離田問(wèn)題,減少20%的農(nóng)林廢棄物污染。
七、面向雙碳目標(biāo),開(kāi)展國(guó)際科技合作
能源是大國(guó)博弈的焦點(diǎn)之一。在傳統(tǒng)能源領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)白熱化,在新能源領(lǐng)域的合作也越來(lái)越多元化。碳中和的基礎(chǔ)則是新能源,其背后邏輯既是地球家園的生存危機(jī),也是未來(lái)各國(guó)在新發(fā)展路徑上的生存權(quán)與發(fā)展權(quán)之爭(zhēng)。隨著國(guó)際形勢(shì)的變化,貿(mào)易戰(zhàn)、技術(shù)封鎖等不和諧的聲音越來(lái)越多,我國(guó)在發(fā)展過(guò)程中面對(duì)的外部技術(shù)合作環(huán)境越來(lái)越惡劣。
積極應(yīng)對(duì)氣候變化為中國(guó)國(guó)際科技合作開(kāi)辟了新空間。應(yīng)對(duì)氣候變化中國(guó)是重要的積極力量,碳中和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展需要全球科技人員密切合作。我國(guó)相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)儲(chǔ)備領(lǐng)先,存在巨大的能源消費(fèi)市場(chǎng),產(chǎn)業(yè)齊全,國(guó)際合作空間巨大。引進(jìn)來(lái)、走出去,通過(guò)廣泛的國(guó)際合作,可以開(kāi)啟我國(guó)改革開(kāi)放的新篇章。在新的歷史時(shí)期,尤其是科技成果走出去,走向一帶一路國(guó)家,走向全世界,更是彰顯了中國(guó)的大國(guó)風(fēng)范和時(shí)代擔(dān)當(dāng)。
啟迪控股作為我國(guó)科技服務(wù)業(yè)的一線領(lǐng)軍企業(yè)、國(guó)際能源科技合作的積極先鋒,多年來(lái)在全球綠色低碳領(lǐng)域加速科技成果轉(zhuǎn)化、大力培育新興產(chǎn)業(yè),已經(jīng)取得了一定的成績(jī),下面簡(jiǎn)單介紹幾個(gè)典型的合作案例。
1、 啟迪中英海洋科技研究院
啟迪與在海上發(fā)電具有優(yōu)勢(shì)的英國(guó)企業(yè)合作,積極打造中英海洋科技合作平臺(tái),加速兩國(guó)間優(yōu)勢(shì)科技項(xiàng)目研發(fā)、合作及跨國(guó)間推廣。截止到目前,該研究院已先后引進(jìn)英國(guó)先進(jìn)技術(shù)近10項(xiàng)。該研究院不久前完成了與英國(guó)Carjon科技項(xiàng)目管理公司的簽約,共建“歐洲國(guó)際能源技術(shù)轉(zhuǎn)移平臺(tái)”項(xiàng)目,為中英兩國(guó)能源企業(yè)提供對(duì)話窗口和交流平臺(tái)。目前,該平臺(tái)已有400多家國(guó)際能源科技企業(yè)完成注冊(cè),發(fā)布其最新技術(shù)及產(chǎn)品,為更好地對(duì)接中國(guó)市場(chǎng)做好了準(zhǔn)備。
2、 中國(guó)-巴西氣候變化與能源技術(shù)創(chuàng)新研究中心和中國(guó)-拉美國(guó)家清潔能源與氣候變化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室
啟迪清潔能源作為主要推動(dòng)者之一,建設(shè)了中國(guó)-巴西氣候變化與能源技術(shù)創(chuàng)新研究中心(簡(jiǎn)稱“中巴中心”)。這是在中國(guó)和巴西兩國(guó)政府的支持下于2010年4月正式成立的聯(lián)合機(jī)構(gòu),分別在清華大學(xué)和巴西里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)設(shè)立辦公室。中巴中心的主要職能是發(fā)揮中國(guó)、巴西氣候變化與能源技術(shù)創(chuàng)新合作的橋梁作用,開(kāi)展氣候變化與能源技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域相關(guān)研究工作,為中巴合作特別是提高氣候變化與能源技術(shù)創(chuàng)新研究水平做出貢獻(xiàn)。在中巴中心的協(xié)調(diào)下,中巴雙方共同推動(dòng)了“酶法生產(chǎn)生物柴油”、“太陽(yáng)能熱利用”等具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)在巴西的產(chǎn)業(yè)化示范,其中酶法生物柴油示范項(xiàng)目作為發(fā)展中國(guó)家南南合作的典型案例被聯(lián)合國(guó)南南合作辦公室(UNOSSC)收入《生物經(jīng)濟(jì)南南合作與三角合作——根據(jù)(巴黎協(xié)定)和(2030年可持續(xù)發(fā)展議程)》報(bào)告,并在第二十五屆聯(lián)合國(guó)氣候變化大會(huì)發(fā)布。中國(guó)-巴西合作事跡被中國(guó)前駐哥倫比亞大使吳長(zhǎng)勝等編著的“我們和你們”系列叢書(shū)之《中國(guó)和巴西的故事》收錄,并由“學(xué)習(xí)強(qiáng)國(guó)”APP進(jìn)行了報(bào)道。
基于中巴中心取得的成功經(jīng)驗(yàn),2015年12月,中國(guó)科技部和相關(guān)國(guó)家一起支持成立了中國(guó)-拉美國(guó)家清潔能源與氣候變化聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱“中拉實(shí)驗(yàn)室”)。中拉實(shí)驗(yàn)室由清華大學(xué)、啟迪清潔能源集團(tuán)等為中方參與單位,巴西里約熱內(nèi)盧聯(lián)邦大學(xué)、古巴甘蔗衍生品研究所、秘魯天主教大學(xué)等為外方參與單位。中拉實(shí)驗(yàn)室的目標(biāo)是促進(jìn)中國(guó)和拉美國(guó)家在清潔能源、氣候變化和可持續(xù)發(fā)展及電動(dòng)汽車等方面的學(xué)術(shù)交流、人才培養(yǎng)、技術(shù)轉(zhuǎn)移和產(chǎn)業(yè)合作,通過(guò)打造政產(chǎn)學(xué)研金廣泛參與的科技合作平臺(tái),促進(jìn)雙方機(jī)構(gòu)建立穩(wěn)定的合作關(guān)系。中拉實(shí)驗(yàn)室不斷吸收新的拉美合作伙伴,與墨西哥國(guó)立自治大學(xué)、智利大學(xué)、厄瓜多爾欽博拉索高等理工學(xué)院等開(kāi)展了密切的交流與合作,并將合作擴(kuò)展至馬來(lái)西亞等“一帶一路”成員國(guó)。
3、 中國(guó)-馬來(lái)西亞生物能源合作
馬來(lái)西亞是世界第二大棕櫚油生產(chǎn)國(guó),棕櫚產(chǎn)業(yè)對(duì)整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)影響很大。棕櫚油不僅僅食用,也提煉轉(zhuǎn)化為生物柴油,生育三烯酚等產(chǎn)品。但其生產(chǎn)工藝相對(duì)老舊,生產(chǎn)過(guò)程排放大、成本高,亟待技術(shù)改進(jìn)提高。在兩國(guó)政府交流中,希望引入清華大學(xué)酶法生物柴油等相關(guān)成果,共同開(kāi)展棕櫚生物柴油技術(shù)合作。啟迪清潔能源作為成果轉(zhuǎn)化平臺(tái),具體承接落地實(shí)施。2018年8月20日,在兩國(guó)總理的共同見(jiàn)證下,在人民大會(huì)堂簽署了《清華大學(xué)-馬來(lái)西亞棕櫚油總署關(guān)于棕櫚生物燃料技術(shù)開(kāi)發(fā)與推廣合作備忘錄》。2019年5月27日,清華大學(xué)、馬來(lái)西亞棕櫚油局、啟迪清潔能源三方在清華大學(xué)工字廳共同簽署《棕櫚生物柴油示范科研項(xiàng)目》協(xié)議,由啟迪落實(shí)在馬來(lái)西亞的技術(shù)服務(wù)工作。
4、 中芬合作
啟迪和富騰集團(tuán)戰(zhàn)略合作。富騰集團(tuán)由芬蘭政府控股,是北歐最大、歐洲主要的能源公司之一,致力成為清潔能源的先行者,主營(yíng)電能的生產(chǎn)和配送、電能工程項(xiàng)目及其他相關(guān)環(huán)保項(xiàng)目建設(shè)。集團(tuán)的業(yè)務(wù)覆蓋全球十幾個(gè)國(guó)家和地區(qū)。啟迪和富騰合作,將雙方優(yōu)勢(shì)技術(shù)資源引入對(duì)方國(guó)家,開(kāi)展落地轉(zhuǎn)化工作。
5、 國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO合作
中國(guó)的相關(guān)科技成果,要在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)上占領(lǐng)制高點(diǎn)。啟迪清潔能源編寫(xiě)的太陽(yáng)能領(lǐng)域國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO22975-1,ISO22975-2已于2016年已頒布實(shí)施,ISO22975-4已進(jìn)入CD稿階段,啟迪清潔能源是Project leader,執(zhí)筆該標(biāo)準(zhǔn)編寫(xiě)。
6、 BP共同研發(fā)產(chǎn)業(yè)化、合作創(chuàng)新?tīng)I(yíng)、清潔技術(shù)大賽
作為傳統(tǒng)能源的巨頭企業(yè),BP公司在努力開(kāi)展清潔技術(shù)的轉(zhuǎn)型。BP和啟迪清潔能源、清華大學(xué)化工系共同開(kāi)展新一代纖維素燃料乙醇項(xiàng)目的合作研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化落地工作。
另外,通過(guò)啟迪龐大的創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò),雙方合作開(kāi)展雙創(chuàng)活動(dòng),助力BP的創(chuàng)新轉(zhuǎn)型。目前通過(guò)開(kāi)展的BP中國(guó)-啟迪之星數(shù)字創(chuàng)新?tīng)I(yíng)活動(dòng),BP已經(jīng)和10余家創(chuàng)業(yè)企業(yè)達(dá)成采購(gòu)等合作。
八、建立健全面向雙碳目標(biāo)的科技成果轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)和模式
實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和是一場(chǎng)廣泛而深刻的經(jīng)濟(jì)社會(huì)系統(tǒng)性變革。2021年是中國(guó)碳中和元年,為完成中國(guó)3060碳達(dá)峰碳中和的雄偉目標(biāo),社會(huì)各界均積極開(kāi)始行動(dòng)。今年4月以來(lái),科技部全速推動(dòng)碳中和科技創(chuàng)新,撰寫(xiě)《碳中和行動(dòng)方案》,將零碳、減碳、負(fù)碳技術(shù)的研發(fā)推廣以及產(chǎn)業(yè)的綠色轉(zhuǎn)型作為碳中和科技創(chuàng)新規(guī)劃重點(diǎn)。7月,清華大學(xué)召開(kāi)碳中和戰(zhàn)略座談會(huì),謀劃成立碳中和研究院,統(tǒng)籌各學(xué)科發(fā)展,推動(dòng)學(xué)科轉(zhuǎn)型,在關(guān)鍵、核心、重大的技術(shù)發(fā)展方向上攻堅(jiān)克難,為國(guó)家重大戰(zhàn)略部署與科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新做出新的更大貢獻(xiàn)。
在高??蒲袡C(jī)構(gòu)加大零碳技術(shù)研發(fā)的同時(shí),也必須加快科技成果轉(zhuǎn)化步伐,只有將科技成果書(shū)寫(xiě)在祖國(guó)的大地上,才能真正發(fā)揮效力,解決我國(guó)面臨的可再生能源大比例上升、高耗能高排放企業(yè)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型、經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展的一系列問(wèn)題,最終在保證經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面高速發(fā)展的同時(shí),實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),實(shí)現(xiàn)中華民族的“中國(guó)夢(mèng)”。
作為享譽(yù)世界的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)“發(fā)動(dòng)機(jī)”,啟迪控股在碳中和領(lǐng)域開(kāi)展科技成果轉(zhuǎn)化已經(jīng)有將近10年的布局,形成了該領(lǐng)域?qū)I(yè)的科技創(chuàng)新產(chǎn)業(yè)平臺(tái)——啟迪清潔能源集團(tuán),積累了一大批高技術(shù)成果正分階段開(kāi)展轉(zhuǎn)化。建設(shè)了啟迪清潔能源研究院,作為專門(mén)的成果轉(zhuǎn)化機(jī)構(gòu)。研究院的重要職能就是挖掘成果。研究院科學(xué)技術(shù)委員會(huì)擁有行業(yè)知名的6名院士和近30位教授,與清華大學(xué)十幾個(gè)院系以及中科院、西安交大等建立了直接的合作對(duì)接機(jī)制,每個(gè)月都會(huì)召開(kāi)相應(yīng)的對(duì)接會(huì),深入挖掘相關(guān)成果,研討技術(shù)研發(fā)方向和轉(zhuǎn)化模式。研究院形成了成果轉(zhuǎn)化的人才培養(yǎng)梯隊(duì),研究院人員作為教授的成果轉(zhuǎn)化助手,協(xié)助對(duì)接各種資源,最終成果落地時(shí),也有機(jī)會(huì)作為創(chuàng)始負(fù)責(zé)人之一加入轉(zhuǎn)化的技術(shù)公司,實(shí)現(xiàn)在平臺(tái)上創(chuàng)業(yè)。以技術(shù)挖掘、人才培養(yǎng)為基礎(chǔ),依托啟迪成功的孵化加速產(chǎn)業(yè)平臺(tái),目前已和清華大學(xué)成果轉(zhuǎn)化成立了多家技術(shù)公司,在孵項(xiàng)目百余項(xiàng),涉及80余名相關(guān)教授。
成功實(shí)現(xiàn)科技成果轉(zhuǎn)化,離不開(kāi)政府、大型企業(yè)和金融機(jī)構(gòu)的支持。在推動(dòng)轉(zhuǎn)化落地的過(guò)程中,結(jié)合地方政府轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要,為更密切的對(duì)接相關(guān)資源,研究院在地方政府的幫助下,也在山東、陜西、內(nèi)蒙、新疆等地成立了多個(gè)地方分院。為便于開(kāi)展工作,部分分院院長(zhǎng)還同時(shí)在地方政府掛職。分院在做好地方政府發(fā)展智囊的同時(shí),積極對(duì)接雙方資源,既尋找了成果轉(zhuǎn)化的需求方和發(fā)展土壤,又為地方政府解決了面臨的問(wèn)題,提供了新的支撐,為當(dāng)?shù)氐目萍紕?chuàng)新轉(zhuǎn)型發(fā)展注入新的活力。
針對(duì)“碳達(dá)峰碳中和”發(fā)展機(jī)遇,在原有的清潔能源研究院基礎(chǔ)上,正組建碳中和研究院,聯(lián)合地方政府和企業(yè)共同開(kāi)展 “碳達(dá)峰、碳中和”實(shí)施路徑研究、能源發(fā)展轉(zhuǎn)型研究、碳中和評(píng)價(jià)體系研究等,提供定制化、系統(tǒng)化、專業(yè)化的碳資產(chǎn)管理服務(wù),協(xié)助地方企業(yè)搭建內(nèi)部管理架構(gòu),盤(pán)活管理碳資產(chǎn),實(shí)現(xiàn)碳資產(chǎn)的保值增值。同時(shí)深入研究碳資產(chǎn)的金融屬性,發(fā)揮綠色金融業(yè)務(wù)在支持綠色技術(shù)創(chuàng)新、推進(jìn)清潔生產(chǎn)過(guò)程中的作用,提供專業(yè)化的碳金融及衍生品等綜合服務(wù),開(kāi)創(chuàng)綠色投融資新途徑,助力地方企業(yè)拓寬融資渠道、減少融資成本。并在此基礎(chǔ)上組建碳中和基金,依托已經(jīng)經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)成熟的科技成果轉(zhuǎn)化體系,不斷將科技成果轉(zhuǎn)化做強(qiáng)做深,為我國(guó)實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。
實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo),既是機(jī)遇,又是重大考驗(yàn),沒(méi)有大量的科技創(chuàng)新成果的落地實(shí)施應(yīng)用,是不可能完成的任務(wù)。啟迪控股將不忘初心,深入研究挖掘先進(jìn)成果,創(chuàng)新發(fā)展模式,在“一腦”(能源大腦)“一鏈”(能源區(qū)塊鏈)“四網(wǎng)”(零碳電力網(wǎng)、零碳熱力網(wǎng)、零碳動(dòng)力網(wǎng)、零碳農(nóng)村生物質(zhì)網(wǎng))等各領(lǐng)域,布局零碳技術(shù)成果轉(zhuǎn)化,為應(yīng)對(duì)氣候變化,保護(hù)好人類賴以生存的地球家園,為實(shí)現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興做出啟迪的貢獻(xiàn)。