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清洁能源在北京冬奥会绿色运动中的应用

2022-11-25

储能科学与技术 2022年10期
关键词:氢能赛区电能

袁 野

(湖南工业职业技术学院,湖南 长沙 410000)

北京冬奥会的申办与筹办始终坚持了绿色低碳的可持续发展观,在北京冬奥会准备及开赛运行的整个过程中,将奥运建设与促进生态文明建设的理念相结合,并进行了大刀阔斧的实践改革。在清洁能源保障供应的过程中,无数的中国工人、中国企业为北京冬奥会绘就了一幅以清洁能源为底色的冰雪画卷,这预示着中国正在进行绿色清洁能源的转型,绿色清洁能源也将逐渐成为人民生活的主力能源。

1 聚焦绿色冬奥,打造清洁能源低碳专区

北京冬奥会在场馆建设、场馆运营等多个方面秉持绿色冬奥理念,将冬奥会赛场打造成了低碳专区。高品质的生态建设和林木抚育涵养了延庆赛区的青山绿水,在冬奥会准备的近三年时间内,在延庆赛区周围多次开展了绿色植树造林,面积达9.08万亩(1 亩≈666.667 m2),林下健康经营约40 万亩,地区的林木面积和品质均获得了较大幅度的改善。延庆地区绿色生态低碳经济蓬勃发展的地域格局被明确写入《有关全面贯彻科学发展观、抓好碳峰管理工作的若干意见》中。在京津冀协调经济发展等地区重要战略推进中,加强绿色低碳发展引导和各项任务目标的实施,北京冬奥会是执行者,更是试金石。北京市、张家口这两个大中城市的代表进行冬奥会的申办与筹办,实际上也是地区共同发展的成果。大气环境具有相当的市场流动性,所以在京津冀协同中,环境也在重要突破的范畴之内。通过多年的努力实施,在立法、规范、实施、重点污染物天气处理等方面的合作关系持续深化、制度逐步完善,京津冀经济地区的空气质量也取得了改善,并向着低碳的目标稳定推进。

借助领先技术,北京冬奥会实现了冬奥史上首次大面积采用低成本二氧化碳气体的举措。短道速滑、花样滑冰、冰壶、冰球四大冰上赛场,都采用了二氧化碳气体。相比于常规的空气冷却方法,二氧化碳气体不但可以降低对臭氧层的损害,还可以明显减少中央空调系统能耗,从而将总能耗降低30%。国际奥委会官方曾专门撰文赞扬这项技术创新,并认为在北京冬奥会采用这项技术意味着将降低约3900 辆车每年的碳排放量,也等同于植树造林120亿棵所中和的碳排放削减总量。借助技术进步与资源高效调度,北京冬奥会中清洁燃料汽车的运用比重达到了历届冬奥会最高点。在安全前提下,北京奥组委提出了“北京市赛区主要以纯电、燃气车辆为主;延庆和张家口赛区主要以氢能汽车为主”的原则,最大限度使用节能和清洁能源汽车、以降低碳排放量。

2 发挥城市资源优势,实现场馆绿色能源供应

河北省作为中国风能、光伏资源利用率较高的省份,具备了较好的清洁能源生产条件,能源的储备也非常充足,北京冬奥会准备的过程中,充分发挥了张家口和延庆地区充足能源储备的优势。据估算,张家口的可持续风电资源存量将达4000 万千瓦以上,太阳能资源可开发量将到达3000万千瓦,保障了冬奥场馆内“绿电”的供给。绿色能源产生后,通过京津冀区域的500千伏柔性直流电网进行输送,应用了许多世界领先或首创性的最新技术,该电网的电压级别和输出电压容量均为世界之最。利用这个电网系统,能够将绿色电能以最低的消耗稳定、安全、不间断地输送到北京冬奥会三大赛区的各个场馆内,此外在电量输送到达峰值时,会将多余电量并入到国家电网中。北京冬奥会赛区的整体电力建设项目分为“四站一体系”,即冬奥村燃料站、冬奥村制冷站、冬奥村二次泵站、山地媒体中央能量电站、山地媒体中央光伏发电系统,建设项目中包含了供热、供冷、太阳能屋顶光伏、储能和智慧电力监控系统等整体电力业务功能,实现了多能互补协调工作,同时又将直流电网富余的电能送入由国家电网公司建立的储能发电厂中,在用电需求量较大的时期,蓄能电站把储备的大量电能送上国家电网,等于为国家电网备份了一块巨大的“充能宝”,并进行供电互补协同工作,以保证冬奥赛场的电力供应充裕和安全运转。

在有形的绿电网下,另一个无形的绿电网也在发力,通过对应北京冬奥会的跨地域“绿能交换”管理机制,为冬奥场馆的“绿能”运营提供了保证。绿能贸易,特指以绿色电能商品为标的物的能源中长期贸易,用于解决能源使用者采购、消费绿色电能需求,以及进行相关的绿色电能消费认证。简单而言,就是用户可透过电力买卖的方法收购风能、光伏水力发电等新能源电力。由于充分发挥主办城市资源优势,北京冬奥会的绿能供应大体上都是借助既有的城市供电,而根据我国关于绿能市场化交易规则,经过绿能交换,基本实现了整个赛场的绿能供电。而在城市电力供应的各个环节中,除去场地本身所需要的变配电设备之外,基本都是利用了城市中既有的供电资源再加上原来既有的计划建设供电设备,而不需要再建设其他的电力设施。

3 成熟利用氢能源,保障氢能质量安全可靠

北京冬奥会创新利用氢能源的圣火“飞扬”在开幕式正式登场。参加火炬研制任务的我国航空科技集团公司资深技术人员韩宗捷分析:氢气的燃烧过程中只产生了水,所以它的能量从物质上来说是一个相对安全稳定并且没有后续危害的优质能量,从燃烧的过程上来看应该说是一个“取之不尽,用之不竭”的可再生资源,氢能的成熟利用拉开了北京冬奥会的绿色帷幕。冬奥期间,200多辆承载中国国家电投公司自研“氢腾”电池系列的氢能巴士,为延庆赛区提供交通保障的服务。其续航总里程达到了630千米,相比较于传统燃料汽车,每行驶约一百公里,可减少大约70 克的二氧化碳排放量,相当于十四棵普通大树一天的吸收量。当前,主流的氢燃料汽车驱动方法并没有类似于传统内燃机那样通过燃烧氢获取电能,而是利用“燃料电池”技术来使氢与空气结合,这是一个化学反应,在反应过程中会发生大量电能、水分和热量。因此这个化学反应过程的电能转换效率比氢气单纯燃烧要高2~3倍,反应流程中生成的物质除去了微量的二氧化碳和氮氧化物以外,大部分为水,这也正是“氢能源”才是真正清洁能源的主要原因。而加氢站则承担着氢能客车的能量供应任务,2021年2月7 日,中国石化太子城加氢站成功投用,为多个赛区的氢能大巴提供了坚实可靠的氢能保障,确保了北京冬奥氢能“一号枪”的常态化使用。为北京冬奥赛区内所有需要的区域提供能量保障支持。

氢气在常温或常压状态下都是一类可燃气体,虽然氢能源真正成为车用燃料的历史并不久,但一般公众对氢能源这种新能源还相当陌生,对其可靠性或有疑虑。据中石油化工新闻办说明,为确保北京冬奥会氢能安全使用,中国石油化工集团公司建立了国内第一个站内氢检测试验室——北京西湾子氢测试试验室,该实验室可进行燃料电池中氢的十三个典型指标测试,有力地保证了北京冬奥会的氢能质量的稳定性、安全性、可靠性。

4 总结

清洁能源在冬奥赛场的全面应用,与建设美丽中国的内在要求和绿色发展的时代要求相契合,为此后世界各国举办奥运会作出了高效利用清洁能源的榜样,也为人与自然、发展与保护关系的处理贡献出了“中国方案”。

在未来奥运会申办与筹办的过程中,应始终坚持落实科学发展观,坚持生态优先、环境友好、资源节约,并且要深刻落实清洁能源发展理念、生态文明建设、建设美丽中国、推进经济协同一体化发展等国家战略。奥组委应始终坚持“绿色办奥”理念,积极推动地区生态环境改善以及区域可持续发展政策的施行。在推动生态环境可持续发展之外,还要为产业可持续发展作出积极推动,促进城市的持续建设,保证区域一体化进度的加速实现,使中心资源的利用以及绿色清洁能源的使用逐渐向周边地区逆向流动,将绿色清洁的能源理念作为城市资源利用的核心理念,将城市产业结构转型提升到新高度,积极推动实现高质量的可持续发展。

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