來源:中國能源新聞網(wǎng) 時間:2025-09-16 16:16
中國能源新聞網(wǎng)見習記者 趙雅晴 記者 趙坤
破題能源短缺困局有哪些新解?新能源退役組件如何變廢為寶?怎樣做好風光“看天發(fā)電”的精準預測?
在近日舉行的“新天工開物——科技成就發(fā)布會”能源技術專場發(fā)布會上,海洋藍色能源技術開發(fā)與產(chǎn)業(yè)應用、退役新能源組件的熱解處置技術、新能源發(fā)電功率預測系統(tǒng)三項具有前沿創(chuàng)新突破及重要產(chǎn)業(yè)示范意義的能源技術成果重磅發(fā)布,為發(fā)展能源新質生產(chǎn)力,注入強勁科技動能。
“馭浪為能”
原創(chuàng)摩擦納米發(fā)電技術高效收集海洋波浪能
海洋,作為自然資源的重要組成部分,大約覆蓋了地球表面的71%。
其蘊含著豐富的可再生藍色能源,包括波浪能、潮汐能等,具有開發(fā)潛力大、可持續(xù)利用、綠色清潔等優(yōu)勢,被認為是理想的低碳可再生能源,蘊藏著人類未來能源的無限可能。
“海洋能總量巨大,具有頻次低、分布廣、環(huán)境復雜的特點?!北本┘{米能源與系統(tǒng)研究所所長、首席科學家王中林在發(fā)布會上介紹,“相比全球波浪能30-70千瓦每米的平均密度,我國沿岸波浪能密度普遍較低,最高僅為5.1-7.7千瓦每米,利用難度大?!?/p>
為了破解這一技術難題,王中林帶領團隊潛心研制,原創(chuàng)發(fā)明摩擦納米發(fā)電機(TENG)技術,通過摩擦起電與靜電感應效應的耦合,創(chuàng)新性實現(xiàn)了對低頻、微幅波浪能的高效捕獲。
“我們自主研發(fā)的摩擦納米發(fā)電機技術核心優(yōu)勢在于裝置結構簡單、環(huán)境適應性強、材料成本相對低廉。”王中林介紹,經(jīng)過十余年攻關,團隊已將TENG裝置的輸出峰值功率密度從最初的幾瓦每立方米提升到114.8瓦每立方米,并實現(xiàn)了從原理到樣機,從實驗室小試走向海試的跨越。
據(jù)了解,2025年6月,發(fā)電部分體積達1立方米的TENG海洋浮標樣機在大連海域初試成功?!斑@是目前國內外最大的波浪能摩擦納米發(fā)電裝置?!蓖踔辛址Q。
“變廢為寶”
熱解處置技術破解新能源組件“退役難題”
在全球能源市場加速綠色低碳轉型的背景下,我國已建成全球最大、最完整的新能源產(chǎn)業(yè)鏈。
國際歐亞科學院院士、華北電力大學校學術委員會副主任牛東曉指出,當下我國風電、光伏、儲能等新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,裝機規(guī)模屢創(chuàng)新高,然而,伴隨產(chǎn)業(yè)升級,風機葉片、光伏組件、鋰電池等退役量急速攀升,預計到2030年,年退役量將超500萬噸。
如何實現(xiàn)這些退役組件的綠色、高效、高值化回收,成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)。
華北電力大學國家卓越工程師學院副院長、新能源發(fā)電國家工程研究中心執(zhí)行主任陸強教授團隊研發(fā)的退役新能源組件絕氧熱解處置技術,為這一行業(yè)痛點提供了突破性解決方案。
該技術通過創(chuàng)新的絕氧熱解工藝,低能耗、高效回收石墨、戰(zhàn)略金屬、纖維以及晶硅電池片等高值資源,與傳統(tǒng)方法相比,有效避免了高能耗和污染排放,實現(xiàn)了再生資源的高值化利用。中國工程院院士楊勇平表示,該技術“突破傳統(tǒng)工藝瓶頸,實現(xiàn)了退役組件的全量高值利用,填補了行業(yè)空白?!?/p>
記者在發(fā)布會上獲悉,經(jīng)過該熱解技術方案的處理,退役風機葉片可以轉化為玻璃纖維和熱解油,纖維強度能達到原材料的90%以上,熱解油熱值可達到25兆焦耳(MJ)每公斤;退役光伏組件可以回收99%以上的硅晶片;退役鋰電池可回收99%以上的電池黑粉、純度大于99%的金屬銅和純度大于98%的金屬鋁。該技術充分做到了石墨、戰(zhàn)略金屬、晶硅電池片等高值組分高效回收,真正實現(xiàn)了“變廢為寶”。
“目前,我們設計的退役新能源組件熱解系統(tǒng)已經(jīng)在全國十余個省份得到廣泛應用,我們成功實現(xiàn)了年處理數(shù)萬噸退役新能源組件的目標,驗證了技術的工程穩(wěn)定性和經(jīng)濟性?!标憦姺Q。
“智算風云”
氣象大模型賦能新能源場站“精準運行”
隨著可再生能源在能源結構中占比的穩(wěn)步攀升,新能源發(fā)電隨機性、波動性和間歇性的特點正成為新型電力系統(tǒng)高質量發(fā)展的核心挑戰(zhàn)。
精準預測發(fā)電功率是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行、提高消納效率的關鍵技術。
會上,由深圳能源集團股份有限公司發(fā)布的新能源發(fā)電功率預測系統(tǒng),依托全球先進的多級降尺度區(qū)域氣象大模型技術,將場站級氣象預測準確率提升了15%,風電功率預測準確率提升了10%,顯著增強了電網(wǎng)調度決策的前瞻性和科學性。
“我認為新能源的終極命題,是用確定性對抗不確定性,”深圳能源集團智慧能源領域首席專家陳正建表示,團隊運用首創(chuàng)的三級降尺度架構實現(xiàn)了精度躍升:一級降尺度將全球0.25°區(qū)域氣象數(shù)據(jù),通過物理約束神經(jīng)網(wǎng)絡降維至9公里網(wǎng)格,大氣動力學特征盡數(shù)保留;二級降尺度融合高分辨率地形數(shù)據(jù)與實時觀測,生成3公里網(wǎng)格氣象場,捕捉局地風切變效應;三級場站微尺度結合流體動力學模型,將3公里數(shù)據(jù)細化至風機輪轂高度的三維風速場,誤差較傳統(tǒng)插值法降低10%。
在此基礎上,系統(tǒng)還引入人工智能技術,構建了時空聯(lián)合注意力機制氣象大模型,動態(tài)特征融合同步處理9層高空氣象要素與地表輻照度,突破單一要素預測局限;針對臺風、強對流等極端天氣,開發(fā)分級評估模塊,通過對抗性訓練使預測誤差減少35%
技術的落地也帶來了顯著的經(jīng)濟效益。陳正建介紹,截至目前,該系統(tǒng)已在 6 個新能源場站落地,總裝機容量達500兆瓦?!霸跂|部某風電場,系統(tǒng)使該場站年考核費用從300萬元降至240萬元;在西部某光伏電站,精準預測讓儲能效率提升15%,相當于每年‘撿回’一座小型電站的發(fā)電量?!彼e例道。
歐洲科學與藝術院院士、華南理工大學教授朱繼忠表示,“預測精度每提升1個百分點,都能帶來巨大的經(jīng)濟效益和系統(tǒng)安全效益。這套系統(tǒng)通過深度融合先進氣象學、大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法,為電網(wǎng)調度提供了更為精準可靠的數(shù)據(jù)支撐?!?/p>
責任編輯:于彤彤