他們御風(fēng)而動(dòng),,向清潔能源尋求綠色轉(zhuǎn)型。他們是二氧化碳的捕手,,在探索之路上攻堅(jiān)克難,。命運(yùn)與共,大道同行,。為了美好的地球村,。
2022年,北京冬奧會,,全世界的目光聚焦中國,。
從申辦到籌辦,北京冬奧會始終堅(jiān)持綠色,、低碳,、可持續(xù)原則。通過科技手段,,鋪就了美麗的中國底色,。首次嘗試碳中和的大型國際體育賽事,,彰顯了中國在全球氣候治理中的使命與擔(dān)當(dāng)。也是中國堅(jiān)定不移挺進(jìn)清潔能源的一個(gè)縮影,。
開闊的張北地區(qū),,擁有充足的風(fēng)力與光能。是清潔能源源頭替代的絕佳地域,。
經(jīng)過70公里的運(yùn)輸,,扇葉運(yùn)達(dá)風(fēng)電場,老丁和他的工友即將大顯身手,。
風(fēng)機(jī)的選址,,每個(gè)部件的擺放以及安裝的全部過程,都依賴這群敏銳的御風(fēng)者,。老丁和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)配合超過10年,。他們早有充分的默契,但是草原多變的天氣條件,,每一天都帶來全新的挑戰(zhàn),。
風(fēng)力瞬時(shí)加大,繼續(xù)安裝,,風(fēng)會讓扇葉擺得越來越快,。
突如其來的陣風(fēng)讓風(fēng)車吊裝進(jìn)入兩難的境地。吊車司機(jī)高空指揮和其他地面人員都在等待丁隊(duì)長的決策,。
中廣核河北尚義吊裝項(xiàng)目部施工隊(duì)長 丁克瑞:但是這風(fēng)不是長時(shí)間的,,它是偶爾就來這么一陣。10分鐘,、8分鐘那是最長的了,。把它等過去之后再把它(扇葉)吊起來。
幾分鐘后,,風(fēng)力漸漸減弱,,大家懸著的心放了下來,吊裝繼續(xù)進(jìn)行,。
中廣核河北尚義吊裝項(xiàng)目部高空指揮 倪占民:我就用這只手拿對講機(jī),,用眼睛得盯著設(shè)備。
在高空之上,,以兩毫米內(nèi)的誤差,,風(fēng)車和塔筒相接成功。
一座座新能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)組矗立大地,,迎風(fēng)旋轉(zhuǎn),,為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入綠色動(dòng)能。然而,,在清潔電能領(lǐng)域,,僅僅解決發(fā)電還不夠,,如何保證電力的穩(wěn)定性則至關(guān)重要。
這里是正在建設(shè)中的豐寧抽水蓄能電站,。這樣規(guī)模的爆破在這座山體中每天都要進(jìn)行一次,。借助爆破的力量,人們開挖出巨大的抽水蓄能中樞,。190條蜿蜒的隧道,,構(gòu)成這座電站龐大的地下洞室群。最大的控制廳地下中心廠房長達(dá)414米,,有20層樓高,連接著58條隧道,,12間變電室,,12間機(jī)房,如同一個(gè)紛繁復(fù)雜的地下城,。
穩(wěn)定是電網(wǎng)的基石,,電量不穩(wěn)定會極大地危害電網(wǎng)的安全。怎么才能解決新能源的穩(wěn)定問題呢,?
河北豐寧抽水蓄能有限公司董事長 費(fèi)萬堂:整個(gè)豐寧電站(占地面積)應(yīng)該是20平方公里左右,,上庫和下庫的高差,實(shí)際上在460米,。
抽水蓄能電站,,是大型電網(wǎng)中,調(diào)節(jié)電能過剩,,補(bǔ)充不足的完美搭配,。
費(fèi)萬堂:它的工作原理就是利用上下庫的高差,實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換,。
電網(wǎng)中有多余電能時(shí),,利用這些多余的電能,將下水庫的水抽到上水庫,。在用電高峰時(shí),,從上水庫放水,利用水的勢能發(fā)電,,生產(chǎn)出高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的電能,,補(bǔ)充電網(wǎng)的需要。更重要的是,,一旦電網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)情況,,大面積斷電,抽水蓄能可以全面啟動(dòng),。
費(fèi)萬堂:因?yàn)榛痣娫跓釕B(tài)啟動(dòng)的時(shí)候,,一般來講,,帶拉整個(gè)負(fù)荷大約在4個(gè)小時(shí)。抽水蓄能2到5分鐘,,所以對于我們電網(wǎng)的穩(wěn)定還是至關(guān)重要的,。
作為整個(gè)工程的負(fù)責(zé)人,費(fèi)萬堂更喜歡一身工裝出現(xiàn)在施工現(xiàn)場,,這將是他退休前最后一個(gè),,也是挑戰(zhàn)最大的項(xiàng)目。
施工中最大的難題在于如何打通上下庫間的引水管道,。連接兩個(gè)水庫,,最簡單的方案是按照常規(guī)進(jìn)行直線挖掘,但需要挖掘路徑很長,,施工難度極大,。如果把施工分為兩段斜井三段平洞,經(jīng)過測算這樣最可行也最經(jīng)濟(jì),。究竟怎樣才能在山中開掘出這些巨型引水管道呢,?費(fèi)萬堂和工程師們最終決定采用定向爆破形成隧道,然后用巨型鋼管拼接的辦法建起這條山中水道,。
順著軌道鋼管進(jìn)入長達(dá)1.4公里的交通洞,。40分鐘后,它被運(yùn)到洞中的一個(gè)十字路口,,在這里鋼管要被放入斜井,,最長的一段斜井長達(dá)300米,即便是站在洞口都會感到逼人的寒氣,。
鋼管被放到隧道中之后,,工人要深入到鋼管內(nèi)完成對接,保證隨后的焊接可以順利進(jìn)行,。鋼管放進(jìn)斜井以后,,最終的一個(gè)環(huán)節(jié)是保證鋼管之間的銜接和焊接達(dá)到嚴(yán)絲合縫。
費(fèi)萬堂:就是我們每一個(gè)接頭焊接的時(shí)候,,一定要保證我們施工的質(zhì)量,。一旦滲漏,實(shí)際上是致命的,。
從2012年立項(xiàng),,到2021年12月30日正式投產(chǎn)發(fā)電。10年建設(shè),,一座世界級抽水蓄能電站拔地而起,。創(chuàng)造四項(xiàng)世界第一。2024年,,12臺機(jī)組全部投產(chǎn)后,,年發(fā)電量達(dá)66.12億千瓦時(shí),,可滿足260萬戶家庭一年的用電,年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48萬噸,,減少二氧化碳排放120萬噸,。
作為迄今為止第一個(gè)實(shí)現(xiàn)碳中和的奧運(yùn)會。全新的理念讓 “雙碳”這個(gè)詞更加深入人心,。碳達(dá)峰,、碳中和簡稱“雙碳”。作為全球氣候治理的重要手段,,人們已對控制二氧化碳排放量形成廣泛共識,,而實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的根本出路是科技創(chuàng)新,。從源頭替代,、過程削減到末端捕集,中國在低碳科技創(chuàng)新上正在進(jìn)行不懈探索,。
巨大的槽車組成的車隊(duì)正在穿越黃土高原,。密封罐里滿載液態(tài)二氧化碳,,它們來自榆林煤化公司,。這是一種新技術(shù)——二氧化碳捕集應(yīng)用的產(chǎn)物。每天約有240噸捕集來的二氧化碳被運(yùn)送到100多公里外,,延長石油在安塞,、吳起兩地的采油廠。
將大型化工廠,、發(fā)電廠,、鋼鐵廠、水泥廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來,,并用各種方法儲存,,以避免其排放到大氣中,這種方法人們簡稱“碳捕集”,。
這些槽車?yán)锏亩趸家呀?jīng)被牢牢地俘獲,。
這個(gè)巨大的儲存罐,位于延長石油安塞采油廠油井的原油生產(chǎn)現(xiàn)場,,罐中儲存的二氧化將被注入山坡上的89口油井,。這是一種新型的碳封存應(yīng)用場景。
延長石油集團(tuán),、總地質(zhì)師,、國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲得者 王香增:我們這個(gè)二氧化碳,它是從煤化工排放中直接捕集出來的,,在出油的過程又埋到地下了,。所以說是最有效的方法,。
王香增與團(tuán)隊(duì)歷時(shí)15年研發(fā)出一整套碳捕集、利用及封存的技術(shù),,形成了循環(huán)利用二氧化碳的高效系統(tǒng),,使整個(gè)石化系統(tǒng)的碳中和進(jìn)程上了一個(gè)大臺階。
延長石油的油井地處鄂爾多斯盆地,,地層壓力比較低,,鉆井之后油無法自然流出,需要增加外力作用,。每年約有10萬噸二氧化碳通過這樣的方式應(yīng)用到石油開采中,。
王香增:因?yàn)椋ㄒ郧埃┯吞锒夹枰⑺_發(fā),利用二氧化碳來代替水,,既可以提高油井的產(chǎn)量,,也可以提高采收率。關(guān)鍵還可以施行碳封存,。
碳封存是指將捕獲的二氧化碳通過特殊設(shè)備,,全封閉的方式注入到特定的地質(zhì)構(gòu)造層中,并確保安全,、有效存儲,。
王香增:從地質(zhì)上來講,鄂爾多斯盆地整個(gè)地層比較穩(wěn)定,,這個(gè)構(gòu)造又簡單,,沒有大的斷裂,所以說這一塊兒封存二氧化碳是比較理想的場所,。
收集煤化工排放的二氧化碳注入藏有石油的地層中,,用注氣驅(qū)油的技術(shù)取代傳統(tǒng)的注水驅(qū)油,采集石油的同時(shí)順勢將二氧化碳封存在地層中,,既提高了原油產(chǎn)量,,也節(jié)約了水資源,最終還實(shí)現(xiàn)了碳封存的目的,??芍^一舉三得。
在王香增的設(shè)想中,,這套系統(tǒng)未來的潛力非常巨大,,通過二氧化碳靜態(tài)封存潛力計(jì)算模型測算,延長石油僅油田的二氧化碳理論封存量可達(dá)8.84億噸,。
那么,,如此大量的二氧化碳封存到地層中,如何保證它的安全,一直是世界科學(xué)家密切關(guān)注并加以解決的問題,。
在實(shí)驗(yàn)室里,,一套完整的監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)刻觀察二氧化碳在地層中的變化。
王香增:安全監(jiān)測目前我們形成了地上,、地下,、地面,也就是三位一體的監(jiān)測技術(shù),。我們現(xiàn)在做的動(dòng)態(tài)封存率,,百分之二三十的(二氧化碳)可能就隨著采油采氣出來了,經(jīng)過回收再重新注入,。因?yàn)樵蹅儸F(xiàn)在注氣都接近10個(gè)月了,。接近10個(gè)月了,這說明二氧化碳這個(gè)值和背景值差不多,,這就說明,,二氧化碳沒有漏失。
王香增:從國外50年的經(jīng)驗(yàn),,137個(gè)項(xiàng)目,,他們跟蹤評價(jià),還沒有誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害,,或者是地震事件的發(fā)生,。
相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明,封存的二氧化碳有可能成為未來寶貴的碳源,,這是對二氧化碳進(jìn)行永久地質(zhì)封存的另一個(gè)愿景,。地球的秘密遠(yuǎn)未被我們了解,,碳封存的過程也許正是我們與地球的某種互動(dòng)和對話,。
王永勝博士正在收集深度3000米的地層數(shù)據(jù),為國家能源集團(tuán)百萬噸級碳封存項(xiàng)目選取封存井的位置,。十幾年來,,每一次封存井的位置,王永勝都要現(xiàn)場選定,。
人造地震起爆后,,通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析,可以得出地層掃描CT(計(jì)算機(jī)層析成像)圖,。這是王永勝和團(tuán)隊(duì)進(jìn)行選址判斷的依據(jù),。
內(nèi)蒙古鄂爾多斯,有著亞洲首個(gè)二氧化碳捕集與深部咸水層封存全流程示范項(xiàng)目,。實(shí)現(xiàn)每年百萬噸級的封存量是王永勝和團(tuán)隊(duì)正在攻克的目標(biāo),。
國家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司工程師 王永勝:這是咱們之前的10萬噸的項(xiàng)目,也是在這兒。咱們現(xiàn)在做的這個(gè)百萬噸的項(xiàng)目,,會在這個(gè)基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)展,,那么現(xiàn)在我們討論的是,它的具體選址和層位的問題,。目前我們有三個(gè)預(yù)選方案,。
王永勝:就像吹氣球,吹多大會爆,。我們往下注的時(shí)候,,也是往下打氣,到這么大的時(shí)候,,感覺有點(diǎn)緊繃了,,我再吹這么大,有可能就爆了,。我能給它注多少,,注到什么程度,我要設(shè)置一個(gè)上限,,對我的這個(gè)項(xiàng)目是安全的,。
王永勝深知百萬噸級的二氧化碳捕集利用與封存意義巨大,這意味著每年可減排二氧化碳100萬噸,,相當(dāng)于植樹近2000公頃,。
每一次的實(shí)驗(yàn)都是一次對地層的深入了解。而王永勝的每一次選擇又仿佛完成了一次與地球的和解,。畢竟,,與地球和諧共生,人類才有未來,。
在北京,,科學(xué)家劉練波正在進(jìn)行一項(xiàng)更為尖端的實(shí)驗(yàn)——用更經(jīng)濟(jì)更簡便的方式捕捉二氧化碳及其他廢氣,并變廢為寶,。他所在的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室見證了中國二氧化碳捕集技術(shù)從無到有的艱辛歷程,。
二氧化碳捕集與再利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)選擇之一,世界科學(xué)家都在不遺余力地進(jìn)行研究,。十多年來,,劉練波和團(tuán)隊(duì)一直在探索中國自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)。
華能清潔能源研究院研究員 劉練波:二氧化碳捕集,、利用與封存,,它實(shí)際上是將人類生產(chǎn)能源過程中的二氧化碳分離出來,一部分用于資源化利用,,一部分用于封存在地下,,實(shí)現(xiàn)與大氣的長期地隔離的這么一個(gè)技術(shù),。
二氧化碳捕集與利用具體到生產(chǎn)環(huán)節(jié)還存在高成本、高能耗等問題,,尤其是規(guī)?;虡I(yè)應(yīng)用仍面臨不小的挑戰(zhàn)。優(yōu)化技術(shù)工藝的先進(jìn)性,、降低捕集的能耗,,這是劉練波團(tuán)隊(duì)正在實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而核心技術(shù)的掌握從一開始就困難重重,。
劉練波:核心的這些技術(shù),,外國人肯定是不會給我們分享的。所以我們只能是自力更生,。一方面,,我們就從一個(gè)一個(gè)的公式去寫,一張張的圖紙去畫,,那么完全自主創(chuàng)新,,那么當(dāng)時(shí)我們也形成了我們中國人自己的二氧化碳捕集技術(shù)。
劉練波:今天是咱們?nèi)碌囊惶?。咱們上周在?shí)驗(yàn)室應(yīng)該是做了非常充分的,。大量的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作,所以今天咱們還是盡量去參考在實(shí)驗(yàn)室的這種工況,。
劉練波:那么在中試裝置上,,可能碰到的一些技術(shù)問題。我們需要再回到實(shí)驗(yàn)室,,再進(jìn)一步地去驗(yàn)證,,進(jìn)一步地去調(diào)整這個(gè)配方。所以這個(gè)過程可能會要反復(fù)多次,,最終能夠真正達(dá)到我們目標(biāo)中的,,二氧化碳吸附的一個(gè)結(jié)果。
最近的幾年中,,劉練波團(tuán)隊(duì)對碳捕集材料有了一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)——低溫吸附現(xiàn)象,,其尖端性和挑戰(zhàn)性都史無前例,。
劉練波:我們這個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了新的一些現(xiàn)象,,發(fā)現(xiàn)了在這種低溫的條件之下,一些吸附材料,,能夠?qū)⒍趸紝?shí)現(xiàn)非常高效率的,,低能耗的吸附,所以目前我們在實(shí)驗(yàn)室,,也是在開展這方面的基礎(chǔ)研究工作,。
實(shí)驗(yàn)還將持續(xù)幾個(gè)小時(shí),,劉練波已經(jīng)在期待,吸附溶液在這套裝置中順利運(yùn)轉(zhuǎn),,也許奇跡總會在不斷的努力中到來,。
劉練波:應(yīng)該說一組實(shí)驗(yàn),有些可能會需要連續(xù)好幾周的實(shí)驗(yàn),,好幾周,。
劉練波:如果說碳捕集技術(shù)是CCUS(碳捕集 利用與封存)技術(shù)里面的一個(gè)皇冠,那么這個(gè)碳捕集的材料,,或者說吸收溶液,,就是這個(gè)皇冠上的明珠。在過去十多年,,技術(shù)開發(fā)過程中,,應(yīng)該說絕大部分的工作,都是圍繞著吸收溶液來展開的,。
每一次的測試,,都是對想象力和耐心的考驗(yàn)。中國二氧化碳捕集技術(shù)從跟隨到原創(chuàng),,再到不落人后,,用了15年的艱辛歷程。2020年,,中國注冊了全世界81%的新碳捕集技術(shù)專利,,已經(jīng)成為世界上最大的碳捕集技術(shù)生產(chǎn)國。
看不見的二氧化碳畫不出來,,復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)孩子也還不懂,。但他的筆卻可以畫出絢爛的大自然。“雙碳”之路并不遙遠(yuǎn),,只要我們每個(gè)人都付出自己的努力,。萬物共生,才是一個(gè)美好的地球村,。攜手同行,,人類才有更廣闊的未來。