“目前,传统能源体系正加速向以新能源为主体的新型能源体系转变,国民经济发展的目标需要能源进行绿色低碳转型。”11月16日,由中国高技术产业发展促进会未来能源产业专业委员会举办的第七届中国创新发展高峰论坛能源分论坛上,中国能源研究会可再生能源专委会主任委员、国家能源局法制和体制改革司原副司长梁志鹏指出,“这一转型自然就需要‘新内容’作为支撑。”
能源管理何以更高效? AI为企业装上“智慧大脑”
人工智能(AI)通过深度融合能源管控系统,可以让能源管理更加高效。梁志鹏表示:“能源行业是AI技术大有作为的领域,也是最应该首先得到广泛应用的领域。AI能够进一步降低能源成本,保障能源安全,推动技术进步。”
梁志鹏进一步阐释,能源系统的管理与控制极为复杂,涉及风险预判应对、设备维修处理、电量灵活调配等多个方面,如果单纯依靠人工管理,难度太大,而AI技术恰能发挥作用。目前,国内多家电厂、煤矿及油气田已陆续引入AI技术,并取得显著成效。
AI大模型被认为是推动新一代人工智能发展的关键技术载体和新型基础设施。“它能够使工业管理人员提高复杂决策的质量和效率,实现生产的提质增效,堪称‘智’造时代的新型‘大国工匠’。”昆仑数据创始人兼董事长陆薇表示。
由昆仑数据研发的“AI紫领大模型+AI运维工程师”就已在核电厂落地应用。据陆薇介绍,“AI紫领”具备精准表达和推理关键工业知识的能力,构建产线整体数据模型,实现秒级数据响应;而AI运维智能体能够主动巡视并智能评估设备健康状态,自主完成故障分析,提供设备最优运行模式和最佳运维决策方案,实现从感知问题到维修决策的全过程自主运维。
“将AI应用于新能源发电基地具备良好发展前景。”中国科学院电工研究所副研究员付铭凯认为,“一个新能源发展基地有风力发电、光伏发电等多种发电模式,其间歇性和周期性特点会对电力造成短时波动影响,而AI可以对储能系统进行实时智能调度,从而大幅提升能源管理的精准性与效率。”
能源运行何以更稳定? 新型储能技术提供“调节器”
“新型储能技术已经成为能源结构转型发展的重要风向标。”中国科学院理化所副研究员、博睿鼎能动力有限公司总经理越云凯认为,无论在发电侧、输电侧还是用电侧,储能技术都有重要作用。
越云凯向记者解释,在发电侧,储能技术可以解决新能源发电的间歇性、波动性与不可预测性问题;在输电侧,储能技术帮助缓解输配电阻塞,稳定电网频率;在用电侧,储能技术通过削峰填谷,有效化解电能供需在时空上的不匹配问题。
“发展长时、大规模的储能技术尤为迫切。”付铭凯指出,当前电站配置的储能技术多以电化学配储为主,技术相对比较单一,能源转化效率不足,且含重金属电池设备存在因燃烧导致土壤污染的风险,碱性电池液也可能泄漏,对环境保护构成挑战。对此,付铭凯所在科研团队已着手研发多种新型长时规模储能技术。
其中,熔岩储热储能技术利用电加热驱动熔岩接纳富余电力,适时释放热能发电。据付铭凯介绍,目前团队仍在筛选性能合适的熔岩材料,熔岩温度稳定性和经济性也有待提高。
另一种太阳能钙循环发电技术则是利用碳酸钙与氧化钙之间的物质转化循环反应。该技术以石灰石为主要材料,具备成本低、安全性高、储热密度大(1784千焦/千克)、储释热温度较高(约800摄氏度)等优势,易与塔式太阳能热发电技术进行耦合。值得一提的是,常见的鸡蛋壳、贝壳和化工厂排放的氧化钙、氧化硅等均可以作为储能材料,从而帮助解决生活、海洋和化工垃圾处理难题。
越云凯告诉记者,由博睿鼎能研发的二氧化碳储能技术也是一种可行的长时规模储能方案。该技术通过将电能以二氧化碳内能、压力势能和蓄热工质热能耦合储存;释能时高压高温二氧化碳推动膨胀机做功,实现稳定电力输出,兼具储能密度高、储能效率高、长寿命、低成本和环保的特性。二氧化碳无需依赖选址条件,可直接以液态形式进行罐储,实现灵活储存。
能源储运何以更便捷? 液氢应用让产业链吃上“细粮”
氢能以其可再生、可储存、无污染的优势,成为实现脱碳减碳的重要路径,更是连接绿电和下游终端应用的重要纽带。因此,氢的储运成为能源储运的重要方式。
“从制氢、储氢到应用环节,整个氢能产业链还面临着许多发展困境,储运环节就是其中影响氢能产业经济性的重要一环。”中科富海科技股份有限公司总裁助理、市场总监潘勤彦认为,相比气氢储能,液氢的经济性能更优,是实现氢能规模化应用的重要手段。
液氢储氢密度远高于气态氢,可谓氢能中的“细粮”。潘勤彦指出,当氢能大规模应用时,储氢密度是关键性经济指标之一,而液氢储氢密度可高达80~100千克/立方米。
随着装置规模的扩大,氢液化能耗及单位成本也将显著下降。据悉,氢液化的成本主要由设备投资的折旧、运营摊销和液化能耗构成。目前国内氢液化装置的成熟设备产能为5~10吨/天,主流设备能耗约12千瓦时/千克。潘勤彦预测,未来中期液氢的产能规模有望达到50~100吨/天,远期单套装置可达百吨级规模,50~100吨/天液化能力下的装置能耗可降至6千瓦时/千克。
此外,液氢加氢站相比传统的高压管束车加氢站也有显著优势。潘勤彦进一步说明,液氢储氢型加氢站能够有效提升加注规模,降低压缩能耗,提高土地利用率,降低加注成本。中科富海正在研发的液氢直接加注车载液氢储罐型重卡的液液加注技术,有望进一步降低加注成本,增加单座加氢站的加注能力。
当前,我国氢能产业发展不断提速。据预测,到2030年碳达峰行动收官之时,我国氢气的年需求量将达到约4000万吨,其中可再生能源制氢约770万吨。
氢能理事会(HydrogenCouncil)与麦肯锡公司日前联合发布的《全球氢能发展报告》显示,全球氢能产业正迎来投资热潮,行业成熟度同步提升。
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