消化吸收宝贵建言 用好院士智慧成果

干勇薛禹胜郑健超

■编者按:院士是科技创新的“稀缺资源”,科研人才的“金字塔尖”。6月17日召开的2019山东省创新驱动发展院士恳谈会新能源产业论坛,为山东省加快构建绿色低碳、安全高效的现代能源体系提供了一次难得的向院士集中“问计”的机会。中国工程院院士干勇、薛禹胜、郑健超围绕“氢能源产业、电力物联网、核能多元化规模利用”等课题进行了专题演讲。三位院士以其精湛的专业知识、深厚的学识造诣、宽广的科学视角、开阔的国际视野,立足各自专业领域,紧密结合山东省“发展绿色能源、助力动能转换”这一目标,提出了许多专业化、建设性的宝贵意见建议,为山东省破解新能源产业高质量发展难题拓宽了思路。山东省将总结好、消化好、吸收好院士的强大智慧,将其真正转化为创新驱动发展的良策高招,以及推动工作的“金钥匙”。

“氢能社会”,

山东大有可为

□中国工程院院士干勇

氢能之所以成为当前研究的热点,主要是因为氢能在交通领域的应用取得了突破。由大型跨国集团组建的氢能委员会认为,到2050年全球必须进入氢能发展的新时代,其标志就是全球氢能占到能源比重的18%以上,减排60亿吨的二氧化碳,达到2.5万亿美元的产值,解决3000万人的就业问题。

当下,要将氢作为大量的能源应用,我们要走的路还很长。山东是全国唯一的以省为单位整体进行氢能发展规划的省份。氢能体系如果在一个小区域,只能研发技术,很难建成有规模的工程体系。如果以省为单位来建设,则很有可能突破技术瓶颈,实现氢能的大规模商用。

山东之前提出,发展氢能要充分利用好工业港口,这与前段时间世界能源署发布的第四次氢能报告中的观点非常相似。山东氢能源发展规划中对短期和中长期目标均作出了描述,这些目标应该是可以实现的。山东应立足龙头企业拉动和副产氢丰富的优势,迅速组织落实好《山东省氢能源产业中长期发展规划》的执行工作,编制规划的实施方案。并根据未来几年的实践经验,更新氢能发展规划。

同时,要格外注重安全体系建设和氢能供应保障体系建设。积极建设能吸引世界各类氢能人才和企业的有效机制和合作模式,逐步实现本土创新,形成核心竞争力。加强科技创新建立健全氢能源基础设施建设,形成示范区域优势氢能源产业规模集群。鼓励先试先行。通过示范引领,探索可持续的建设运营模式并在全省推广,为全国氢能源综合利用提供可借鉴、可推广、可复制的成熟经验。推进协同创新示范平台建设。鼓励氢能源产业链企业与国内外高等院校、科研院所等上游研发机构及下游应用企业,针对行业关键技术联合攻关,建立共性技术研发协同创新机制,推进氢能源全产业链协同创新。

要理顺行政审批机制,突破管理关键瓶颈,让山东氢能赢在起跑线上。总体看来,现有政府的行政审批制度,对氢能的发展已经形成明显的制约,哪个区域率先突破这些行政制约,哪个区域的氢能将率先大规模发展起来。更重要的是,要推动以“氢能重卡时代”为代表的氢能源交通产业的发展。中国在2050年或更早步入“氢能社会”,山东大有可为!

电力物联网是能源转型

不可或缺的支撑

□中国工程院院士薛禹胜

电力系统不仅是一次能源和终端能源之间的枢纽,也和社会环境、自然灾害、投资以及市场等非能源因素紧密耦合。城市的给排水、交通、应急处置等基础设施系统,都与能源系统紧密地相互影响,以往把电力系统孤立看待的思维方式显然不再可行。

智能电网得以坚强的原因之一,是信息安全性得到了严格管理。现在,电力系统必须承担充分开放的社会责任,支持民众通过泛在的互联网了解并参与到发电、输配电和终端消费的过程中。但是其代价则是用户正常诉求数据中可能混入了无意或有意的虚假数据或恶性代码,可能使电力系统变得脆弱,甚至被颠覆。

我提出,在完全开放的互联网与高度可靠的内网之间建立一个信息缓冲网。应用大量已有的或将会出现的数据清洗技术来排除恶意代码,并经过边缘计算的提炼,使最后需要进入内网的数据不但安全,并且数据量大大减少,从而兼容了智能电网的坚强可靠性及公用网的开放性。

这样的深度融合贯通了互联网与内网,形成了能源领域的信息物理社会系统。智能电网本身就是一个能源领域的信息物理系统,电力物联网则是针对能源领域社会元素的信息物理系统。缓冲网则以引入时滞的代价贯通了互联网与内网。

智能电网和互联网的深度融合体现在各个层次,包括数据采集、知识提取、决策支持和控制实施。社会环境中的互联网连接了泛在的人和物,相关的数据经过缓冲网的安全清洗后,将提取的知识送到内网。电力物联网的分析决策过程与智能电网也有融合。内网中的控制对象是固定的设备；电力物联网的控制对象则是移动的人与物。

研究能源转型,不能孤立为单纯的物理问题,而必须与政策及不同参与者的行为紧密耦合,物联网扩大了智慧能源网的信息感知及终端调控的范围。具体到日常生活中,能源物理信息系统能为用户提供合理的用电用能建议。比如通过对用电量和电价、用户特性进行分析,帮助用户安排用电,或者帮助工商业用户合理安排生产计划、运行计划等。在用电以外,还为用户提供天然气等多种能源使用建议,使各种不同的终端能源协调合理使用,达到最大经济性,为用户提供较好的服务。

山东核能多元化

规模应用蓄势待发

□中国工程院院士郑健超

总体看来,山东省重点发展以核电等为主的新能源和可再生能源,用以替代和压减省内煤电,聚焦了国家重大战略需求。远期,山东省力争实现新能源和可再生能源(含核电)、清洁煤电与省外来电各占三分之一的能源结构,符合山东当下能源高质量发展的新形势、新要求。

目前,全球能源领域的专家正在做的最重要的战略研究,就是可持续的、可支付的能源供应。可持续的能源供应是指降低能源利用过程对人类生存环境的影响,特别是尽可能降低温室效应气体排放,以应对全球气候变暖的危机,尽量降低碳排放,保持人类社会可持续发展。可支付的能源供应,就是降低终端能源的价格,提高公众的可支付能力。

实际上,全球的一次能源供应主要以化石能源、可再生能源、核能为主,实现可持续的能源供应仍面临着严峻的挑战。这些一次能源转换成人类使用的终端能源中,30%是电能、20%的燃料以及50%的热能。根据世界能源总署的统计,经过40年的努力,用于发电的一次能源中,化石能源仍占66.7%,且没有达到峰值。要实现可持续的能源供应,必须大力发展低碳清洁能源。核能的能量密度最高、碳排放量最小,因此清洁低碳能源的主力是核能。

在我国核能多元化应用发展过程中,山东省的核电项目规划建设、核能综合利用和核能产业布局占据了非常重要的一环。我国引进的三代先进堆已经在山东、浙江建成并投入商运,荣成高温气冷堆示范工程预计2020年建成投产,拥有自主知识产权的三代先进堆(华龙一号等)未来也将在山东规划建设；海阳核电一期核能供热示范项目计划于2019年底具备对外供热条件,小型模块化反应堆选址和前期技术论证工作有序开展；国家级核电产业技术创新平台建设初见成效。其中,荣成高温气冷堆示范工程为山东在研发、推广核能制氢技术方面创造了得天独厚的有利条件；海阳核电一期核能供热示范项目将成为国内核能综合利用的首批示范工程,首个实现核能清洁供热的城市,对于解决北方清洁供暖具有示范和借鉴意义。

(张楠缪久田许红波范兴驰整理)

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