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河北:场景创新驱动新能源革命

Date:2025-12-04 16:26:50    来源:    作者:   访问:23   

在广袤的燕赵大地上,一场以场景创新为驱动的新能源革命正展现出蓬勃生机。作为在全国率先开展场景工作的省份之一,河北省正通过独特的“场景驱动”策略,将发展蓝图转化为具体行动。在省科学技术厅“1231”模式的指引下,这一策略得以向纵深推进:通过开放重大应用场景,有效汇聚产学研用各方资源,破解了技术研发与市场应用脱节的“两张皮”的难题,加速了科技成果向新质生产力的转化,为这场新能源革命注入源源不断的核心动能。

清晨六点,冀北坝上草原晨曦微露。百米高的白色风机开始迎风转动,一望无际的光伏板阵列将金色的阳光转化为电流。在国家风光储输示范基地,这片曾经的广袤荒原,已成为世界瞩目的绿色能源创新策源地。

“以前,新能源发电是‘电网跟随者’,依赖传统电源支撑电压频率,高比例接入时易引发电网波动。现在,通过构建的构网型新能源支撑场景,新能源自身具备惯量支撑、一次调频能力,能主动稳定电网,让绿电从‘被动并网’变为‘主动支撑’。”国网冀北张家口风光储输新能源有限公司的总工程师龙凯华指着沙盘上构网型风电、光伏自豪地说。

冀北地区风能年利用小时数2400小时以上,太阳能年日照时数近2900小时,新能源禀赋突出。截至近期,冀北清洁能源基地新能源发电装机已突破8000万千瓦,在总发电装机中占比高达75.8%,占比居全国首位。面对如此高比例新能源接入的省级电网,如何实现新能源从“量”到“质”的跨越,成为电网安全稳定运行的核心命题。河北的回答是:以真实的电网支撑需求为导向,打造构网型新能源应用场景,让技术创新在实战场景中落地生根。

场景一:构网型支撑破局,新能源变身“电网稳定器”

在张北的寒冬中,工程机械正在紧锣密鼓开展在构网型主动支撑科技示范工程建设,遍布全场的风电、光伏机组与储能装置通过构网型技术深度联动,成为电网的“主动支撑者”。

“我们打造的构网型新能源体系,核心是‘自主支撑’与‘协同调控’。龙凯华向记者解释,“通过在风光机组、储能装置上加装控制模块,新能源不再是单纯的电能生产者,更具备了传统火电的电网支撑特性。比如,当电网频率出现微小波动时,构网型光伏、风电会瞬时响应,通过调整出力补偿频率偏差;当电压出现波动时,机组主动调节无功输出,快速平复电压波动,确保电网参数稳定在安全区间。”

对于未来的技术深化,龙凯华透露了他们的“攻坚方向”——正在筹建的新型研发机构,将把构网型技术作为核心研究课题。“我们将依托基地独一无二的高比例新能源场景,整合源网荷储数全链条资源,重点攻克构网型机组低惯量协同、储能-机组耦合控制、多场景适应性验证等关键技术。”龙凯华表示,新型研发机构将建立从技术研发、中试验证到规模化应用的全链条体系,实现构网型技术从“单点突破”到“系统落地”的跨越,为全国高比例新能源电网提供可复制的支撑方案。“我们期待通过持续创新,让构网型新能源成为未来电力系统的发展提供冀北示范。”龙凯华说。

场景二:液氢全链条破局,打造“移动的氢能”

氢能产业发展的核心瓶颈直指储运端,氢气运输效率不足的痛点长期制约行业前行。作为破解这一难题、实现氢能高效储输的关键路径,液氢不仅是推动我国绿色低碳发展的重要支撑,更是助力能源战略转型的核心抓手。此前,国产液氢装备的技术空白,叠加储运环节的限制,直接推高了氢气价格,也让氢能重卡的规模化应用迟迟难以落地。

“市场很现实,液氢重卡必须与柴油车,甚至当前的电动车在总使用成本上相当,才能有竞争力。”旭阳集团旗下定州旭阳氢能有限公司副总经理许立强告诉记者,“把氢气冷却到零下253摄氏度变成液体,体积能缩小到原来的八百分之一!这意味着运输效率极大提升,成本大幅降低。但这条路走得不容易。氢液化能耗高、设备长期被国外垄断,都是拦路虎。”

面对挑战,旭阳氢能迎头而上,采用了“业主牵头、产学研协同”的模式,推动组建了由航天氢能、北京航天试验技术研究所、航天晨光等国内顶尖机构参与的“创新联合体”。他们把“场景”直接开在厂区门口:液氢工厂旁边就是旭阳自己的焦化园区,重卡每天运送焦炭、煤炭,单车年耗氢量超过6吨,是最真实的用氢“试验场”。

“企业开放真实场景需求,我们带着核心技术来验证。”航天氢能的工程师说。经过400多次工艺迭代,液氢工厂能耗降到11.84千瓦时/公斤,液氢罐车保质期做到12天以上,加氢站液氢加注峰值流量达到15公斤/分钟,加注1公斤氢气的电耗不到0.9千瓦时。

在液氢罐车的研制过程中,航天晨光的工程师们对“细节决定成败”体会深刻。“液氢的极低温对材料、焊接、绝热都是极限挑战。光是保证罐体在长达12天的运输途中蒸发率达标,我们就对绝热层包覆工艺优化了数十次。”一位参与研制的工程师回忆道。最终下线的液氢罐车,容积超过45立方米,却能将日蒸发率控制在极低水平。

站在正在规划建设中的液氢-气液双模加氢站前,许立强描绘了未来的应用图景:“很快,我们的液氢重卡将行驶在定州-唐山的干线上,为集团运输焦炭产品。初步测算,液氢运输成本可以降到每公斤百公里1.4元左右,比气氢拖车降低超过80%!这不仅是技术突破,更是商业模式的创新。我们先打通示范路线,未来计划建成100吨/天的液氢工厂,将定州打造成华北液氢枢纽,服务京津冀乃至全国的高端制造和清洁交通。”

场景三:千里氢脉通燕山,管道输送开启绿氢时代

氢能是人类最寄予厚望的未来能源。更宏大的氢能利用场景正在康保到曹妃甸之间铺开。

2025年11月28日,张家口海泰氢能科技有限公司建设的康保—曹妃甸1037公里纯氢长输管道正式开工。这是目前全球管径最大、压力最高、年输量最大的绿氢专用管道。管道起点直接连着冀北风光基地,终点直达曹妃甸多家钢铁、石化企业的厂门口,全长1037公里。管道建成后,将成为连接冀北绿氢生产基地与唐山工业负荷中心的“氢能大运河”。

“这条管道设计年输氢能力150万吨,建成后相当于每年替代481万吨标准煤,减排二氧化碳916万吨,意义重大!”海泰新能工程师介绍,“但更实际的是,它能将氢气输送成本降至拖车运输的五分之一以下,让绿氢在钢铁、化工等领域的规模化应用成为可能。”

然而,建设世界级输氢管道,意味着要闯入无数技术“无人区”。“高纯氢长途‘保鲜’、高压环境下的‘氢脆’防治、特殊地形施工、安全预警……每个都是世界级挑战。”

为了让这条管道安全、经济地跑起来,项目团队在清华大学研究团队的协助下把全国最难的场景先拿来“试刀”:在宁夏宁东氢能测试平台建了百公里级真实管道,把高纯度保持、氢脆防治、泄漏预测等关键技术全部拿到真实土壤、真实压力、真实风光耦合场景里验证。项目团队在宁东测试平台进行了长达数月的联合试验,首创的联合提纯技术能在极低成本下,将管道末端氢气纯度稳定在99.991%以上,完全满足燃料电池汽车等高要求应用。

对于管道安全这一生命线,海泰新能的工程师详细解释了他们的“双保险”策略:“对于管道本体,我们优化了钢材配方和壁厚设计;对于阀门、过滤器等关键设备,研发了一种新型氧化锆纳米涂层,像‘金钟罩’一样保护金属表面,从物理上阻断氢脆的发生。同时,我们还开发了基于大数据的泄漏扩散预测模型,准确率远超现有水平,为安全运营加上双保险。”

“这条管道本身就是一个最大的开放式研发平台和场景验证基地。它验证的技术、标准和模式,将为全国绿氢管网建设提供可复制的‘河北方案’,真正打通绿氢产业的‘任督二脉’。”海泰新能的负责人说。

冀北国家风光储输示范基地将绿电源源不断输入北京,定州液氢示范构建起灵活的储运体系,康保-曹妃甸氢管道描绘出绿氢奔腾的蓝图……未来,河北省科学技术厅将继续以场景建设为牵引,推动创新链、产业链、资金链、人才链深度融合,让场景创新真正成为培育新质生产力、赋能高质量发展的强大引擎。

场景创新,正以其强大的耦合力和驱动力,让河北的新能源产业从“盆景”变为“森林”,从“跟跑”迈向“并跑”甚至“领跑”,为中国乃至世界的能源转型贡献出一个鲜活而有力的“河北方案”。




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