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【网络媒体走转改】守护绿水蓝天 清洁能源迎来创新“革命”

中国华能集团清洁能源技术研究院院长许世森(前排中)介绍清能院发展历程以及清洁能源发电技术研发情况。中国青年网记者 李川 摄

中国青年网北京2月2日电(记者 李川)“在推进清洁能源发电技术研发的路上,我们的一个追求和梦想是,能否把煤变得像天然气一样,通过煤气化发电,达到近零排放,为中国华能集团乃至中国电力工业的可持续发展提供强大的技术支撑,作出贡献。”讲述这番话的是中国华能集团清洁能源技术研究院院长许世森。

作为中国华能集团直属的清洁能源技术研发机构,自上世纪9年代初成立以来,清洁能源技术研究院(以下简称清能院)一直致力于煤基清洁发电和转化、可再生能源发电、污染物及温室气体减排等领域的技术研发、关键设备研制和工程实施,在2多年的发展历程中,已拥有授权专利414项,发表论文214篇,获省部级科技奖16项,成果斐然。

在温室气体减排技术实验室,工作人员正在进行二氧化碳捕集与处理技术相关领域实验研究。中国青年网记者 李川 摄

化有为“无” 让煤发电近零排放不再“纸上谈兵”

 216年4月22日,在“世界地球日”这一天,1多个国家齐聚联合国,共同见证一份全球性的气候新协议《巴黎协定》的签署。

《巴黎协定》的诞生是为22年后全球应对气候变化行动作出新安排,其最大贡献在于明确了全球共同追求的“硬指标”。协定指出,各国将加强对气候变化威胁的全球应对,把全球平均气温较工业化前水平升高控制在2摄氏度之内,并为把升温控制在1.5摄氏度之内努力。

在许世森看来,应对气候变化尤其是气候变暖是全人类共同面临的重大挑战,“如果到本世纪末全球气温升高超过2摄氏度,那么地球将面临着自然灾害频发的局面,因此2摄氏度是应该坚守的底线。”

许世森认为,作为最大的发展中国家,我国温室气体排放将在23年达到峰值,我国当前目标就是加速降低单位GDP的二氧化碳排放强度,为控制全球气候变化做出自身贡献,展现负责任大国的担当。

其实,早在24年,作为中国首屈一指的发电企业,中国华能集团就已启动“绿色煤电”计划,将目标瞄准研发和示范基于IGCC的近零排放煤基发电技术。

所谓IGCC,即指整体煤气化联合循环发电系统,是将洁净的煤气化技术与高效的燃气——蒸汽联合循环发电系统结合起来,既有高发电效率,又有极好的环保性能,是一种极有广阔发展前景的洁净煤发电技术。

然而,长期以来,这一先进的发电技术一直为国外垄断。经过清能院研发人员的不懈努力,212年12月,我国首座、世界第六座IGCC电站终于落地天津正式投产。

“该项目采用具有自主知识产权的两段式干煤粉加压气化技术和IGCC设计技术,是我国完全自主开发、设计、制造和建设的。它标志着我国是继美国、日本、德国之后,全世界第四个掌握同类技术的国家,在洁净煤发电技术方面,达到国际先进行列。”许世森介绍道。

同时,为应对我国二氧化碳排放量偏高的现状,清能院将二氧化碳捕集与处理技术作为核心任务进行研发,并已卓有成效。

在温室气体减排技术实验室,工作人员正在进行二氧化碳捕集与处理技术相关领域实验研究。中国青年网记者 李川 摄

“我国能源分布情况是‘富煤贫油少气’,发电以燃煤为主,这就客观上加剧了我国二氧化碳的排放量居高不下。”许世森认为,在此前提下,加快二氧化碳捕集技术研发,减少二氧化碳排放便显得任务艰巨,刻不容缓。

“早在28年7月份的时候,清能院便在北京高碑店建成并投产我国第一套燃煤电厂二氧化碳捕集示范装置,年捕集量能够达到3吨。”许世森回忆说,该项目的落地是我国积极应对气候变化的一次具体行动,赶在28年北京奥运会前投运,也有力展示了我国负责任大国的形象。

如今,华能北京热电厂二氧化碳的捕集装置依然在运行,且已成为国际上运行时间最长的二氧化碳捕集装置。在许世森看来,他们的计划就是将捕集装置长期运行下去,成为验证和吸收技术的一个平台,而随着影响力的不断扩大,如今也成为诸多国家元首前往参观,展示中国技术和形象的一个窗口。

而仅仅一年之后,清能院便在上海建成目前全世界最大的燃煤电厂二氧化碳捕集工程,年捕集量达到12万吨。

许世森说,清能院不忘初心,一直前行在煤基能源清洁发电近零排放的路上,“去年7月,华能集团依托天津IGCC电站建成我国首套燃烧前二氧化碳捕集装置,捕集率达到9%以上,年捕集二氧化碳量达到1万吨,是目前世界上最大的燃烧前二氧化碳捕集装置。”

“其实,二氧化碳也是工业原料,在食品保鲜、机械加工、碳酸饮料、提高石油产收率等方面能够大规模应用。如今,我国已在二氧化碳捕集中试阶段掌握核心技术,为未来应对全球气候变化、低成本大规模捕集二氧化碳作好技术示范和技术储备。”许世森坦言。

展示中的质子交换膜燃料电池发电系统,通过氢气作为原料进行清洁发电。中国青年网记者 李川 摄

燃料电池 一场瞄准清洁高效的发电“革命”

在清能院,展示着两台最新研发的新型燃料电池:熔融碳酸盐燃料电池和质子交换膜燃料电池。

在质子交换膜燃料电池前,绿色煤电部制氢与燃料电池研究所副所长张瑞云启动发电系统进行演示,瞬间,与发电系统相连的4枚灯泡点亮。而在发电系统旁,一根管道里排放出该电池发电所产生的全部也是唯一的产物——纯水。

张瑞云介绍说,质子交换膜燃料电池最大优点就是能够实现3秒内迅速启动。“作为备用电源,质子交换膜燃料电池能够在断电3秒内快速启动恢复通电,而且无污染、噪音低、效率高、可靠性强,可以广泛应用到电动汽车、银行、联通和移动公司基站等领域。”

同时,由于质子交换膜燃料电池的发电原料是氢气,不仅能够保证无污染,而且在发电系统内部能够根据电器功率负载切换氢气的供气量,达到自动化控制。

同样作为清能院研发的新型电池,熔融碳酸盐燃料电池则相对比较特别。张瑞云介绍说,熔融碳酸盐燃料电池是属于能够工作于65℃下的高温燃料电池,“该电池不需要贵金属作为催化剂,使用寿命长、成本低,燃料来源广,而且可实现热电联供,用作大功率分布式独立电源。”

如今,随着我国城镇化进程的加快,熔融碳酸盐燃料电池的用途将更为广泛和普及。许世森说,在韩国、日本等国家新型居民区已广泛使用燃料电池组发电,不仅效率高,而且特别安静。“熔融碳酸盐燃料电池所用燃料来源广,特别适合我国的城市发展现状,未来会和城镇化进程以及新型园区建设密切相关。”

展示中的熔融碳酸盐燃料电池隔膜,是该电池的核心技术所在。中国青年网记者 李川 摄

 216年5月3日,习近平总书记在全国科技创新大会、两院院士大会、中国科协第九次全国代表大会上曾指出,“绿色发展是生态文明建设的必然要求,代表了当今科技和产业变革方向,是最有前途的发展领域。”

同时,习近平总书记特别强调,要加深对自然规律的认识,自觉以对规律的认识指导行动,“不仅要从政策上加强管理和保护,而且要从全球变化、碳循环机理等方面加深认识,依靠科技创新破解绿色发展难题,形成人与自然和谐发展新格局。”

守护绿水蓝天,依然任重道远。在“大众创业、万众创新”的时代背景下,清能院瞄准清洁能源领域的核心技术和前沿技术,加强关键技术研发和示范,坚持自主创新,实现科技引领,带动产业结构升级与优化,已实现多项具有国际先进水平的清洁能源技术示范工程,不仅为我国在世界清洁能源领域赢得一席之地,更是彰显了中国科技工作者的光辉使命。

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