2023中國(guó)力量年度人物黃文博：清潔能源技術(shù)變革的“探索者”

由鳳凰網(wǎng)和金種子馥合香聯(lián)合發(fā)起的“2023中國(guó)力量十大年度人物”活動(dòng)正在進(jìn)行，第八期中國(guó)力量十大年度人物系列專題片正式上線。

人類從遠(yuǎn)古時(shí)代就對(duì)太陽(yáng)充滿崇拜，古希臘神話中的太陽(yáng)神，中國(guó)古代神話故事夸父逐日，屈原《九歌·東君》中也描繪了楚人祭祀太陽(yáng)神的壯闊場(chǎng)面。太陽(yáng)既是生靈的信仰，也是人類文明的開(kāi)創(chuàng)者。在漫長(zhǎng)的歷史進(jìn)程中，從狩獵文明到農(nóng)耕文明，從工業(yè)文明到科技文明，人類不斷利用太陽(yáng)來(lái)創(chuàng)造便捷美好的生活。

“陽(yáng)燧取火”利用太陽(yáng)光的發(fā)射和聚焦，點(diǎn)燃了人類發(fā)明中的第一顆火種。到了現(xiàn)代，取火變得輕而易舉，而陽(yáng)燧取火卻有了新的續(xù)章——光熱發(fā)電。

黃文博，始終堅(jiān)定人與自然的辯證關(guān)系，從“天人合一、道法自然”的理念到巧用太陽(yáng)光能，實(shí)現(xiàn)清潔能源技術(shù)變革，他和敦煌100MW光熱發(fā)電站一樣，如一朵燦爛的向日葵在茫茫戈壁灘閃耀。

從光熱發(fā)電到超臨界二氧化碳

距離敦煌月牙泉鎮(zhèn)20公里外，一座占地780公頃的“萬(wàn)面鏡場(chǎng)”坐落于此。數(shù)據(jù)顯示，敦煌全年日照時(shí)數(shù)3057.9小時(shí)，年太陽(yáng)輻射量每平方6882.57兆焦耳，屬于國(guó)內(nèi)太陽(yáng)資源豐富的一類地區(qū)。豐富的太陽(yáng)能資源，讓敦煌乃至甘肅成為了國(guó)內(nèi)光熱發(fā)電、光伏發(fā)電的理想場(chǎng)地。

2013年，當(dāng)首航高科董事長(zhǎng)兼總經(jīng)理黃文博因?yàn)轫?xiàng)目選址帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)第一次來(lái)到這里時(shí)，此地還是一片荒無(wú)人煙的戈壁灘。短短五年，這里就佇立起了我國(guó)乃至亞洲裝機(jī)容量最大、全球單機(jī)聚光面積最大、吸熱塔最高、吸熱功率最大、儲(chǔ)熱容量最大的熔鹽塔式光熱電站。

熔鹽塔式光熱發(fā)電站裝備了1.2萬(wàn)面定日鏡，以同心圓狀圍繞著260米高的吸熱塔，鏡場(chǎng)總反射面積達(dá)140多萬(wàn)平方米，它可以跟隨光的移動(dòng)來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，高效收集光照，并準(zhǔn)確反射到中間的吸熱器，然后采用熔鹽介質(zhì)將聚焦的熱能吸收并存儲(chǔ)在熔鹽罐，通過(guò)熱功轉(zhuǎn)換過(guò)程，將熱能轉(zhuǎn)化成電能，為千家萬(wàn)戶送去清潔能源。

毫無(wú)疑問(wèn)吸熱器是塔式光熱電站的“心臟”，其安全高效地運(yùn)行直接影響整個(gè)光熱發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性。據(jù)黃文博介紹，塔中熔鹽物質(zhì)的主要成分是硝酸鉀和亞硝酸鈉，這些鹽類物質(zhì)形態(tài)穩(wěn)定，在高溫加熱后，形成可流動(dòng)的熔融狀態(tài)被存儲(chǔ)到熱熔巖罐里。需要發(fā)電時(shí)，熔鹽物質(zhì)被送到蒸汽室之中燒開(kāi)水，產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)輸出電能。熔鹽物質(zhì)釋放熱量后溫度逐漸下降，之后被抽回低溫泵，重新進(jìn)入集熱塔收集熱量。整個(gè)發(fā)電站年發(fā)電量達(dá)到3億多千瓦時(shí)，每年可減排二氧化碳30多萬(wàn)噸，釋放相當(dāng)于1萬(wàn)畝森林的環(huán)保效益。

然而，黃文博的雄心并不止于此。隨著光熱發(fā)電的技術(shù)日趨成熟，首航人將目光轉(zhuǎn)向另一項(xiàng)效率更高、動(dòng)力更強(qiáng)的尖端技術(shù)——超臨界二氧化碳。

超臨界二氧化碳布雷頓循環(huán)發(fā)電技術(shù)，是發(fā)電領(lǐng)域一項(xiàng)重要的變革性技術(shù)，也是推動(dòng)光熱發(fā)電事業(yè)向前邁進(jìn)的一個(gè)重要手段。超臨界二氧化碳是基于壓縮二氧化碳熱泵的新型高溫熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)，利用低谷電及棄風(fēng)棄光的電，推動(dòng)超臨界二氧化碳熱泵加壓二氧化碳產(chǎn)生高溫來(lái)將低溫熔鹽加熱成高溫熔鹽，從而實(shí)現(xiàn)了既能調(diào)峰又能高效儲(chǔ)能的功能，使儲(chǔ)能的成本更低?；诋?dāng)前熔鹽溫度的壓縮二氧化碳儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中純電-熱-電轉(zhuǎn)換效率為65.8%。未來(lái)3~10年，熔鹽溫度進(jìn)一步提升，使用800℃高溫熔鹽，結(jié)合超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)，其電-電轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%，可以和抽水蓄能相媲美。

在超臨界二氧化碳技術(shù)的研發(fā)過(guò)程中，首航高科就關(guān)鍵基礎(chǔ)問(wèn)題的研究，如超臨界二氧化碳流動(dòng)換熱特性、高溫腐蝕特性、超臨界二氧化碳的高效利用與降本增效，不斷加強(qiáng)“產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合與聯(lián)合技術(shù)創(chuàng)新。在中國(guó)科學(xué)院電工研究所的牽頭下，首航高科與清華大學(xué)、北京大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所、中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所等17家高校與科研機(jī)構(gòu)展開(kāi)交流合作。

超臨界二氧化碳技術(shù)憑借熱電轉(zhuǎn)換效率高、能量密度大、設(shè)備體積小、靈活性好、不用水等顯著優(yōu)勢(shì)，未來(lái)有望應(yīng)用在無(wú)人區(qū)光熱發(fā)電以及船舶動(dòng)力等多個(gè)方面?？深A(yù)見(jiàn)的是，超臨界二氧化碳的步伐將比人類腳步可抵達(dá)的范圍要更為深遠(yuǎn)廣闊。

鐵軍精神：遇見(jiàn)困難，解決困難

正如黃文博所說(shuō)：“科技創(chuàng)新，其實(shí)就是遇見(jiàn)困難，解決困難的過(guò)程?！?/font>

2018年，敦煌100兆瓦熱熔鹽光熱電站試運(yùn)行階段，吸熱塔換熱器和管道連接的閥門(mén)出現(xiàn)泄露。要保持電站正常運(yùn)行，當(dāng)務(wù)之急是停機(jī)來(lái)進(jìn)行設(shè)備檢修，然而如果停機(jī)檢修必須要等到設(shè)備冷卻，但這樣會(huì)影響電站正常發(fā)電。檢修人員自告奮勇，在進(jìn)行安全評(píng)估之后，決定關(guān)掉電源和水，跳到管溝的水里進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)診斷和檢修。冬日嚴(yán)寒，零下20度的管道，首航人當(dāng)機(jī)立斷及時(shí)解決了閥門(mén)泄露問(wèn)題。

停機(jī)一天會(huì)出現(xiàn)什么后果呢？敦煌光熱電項(xiàng)目副總指揮劉福國(guó)給出了答案：“如果在天氣非常好的情況下，停機(jī)一天可損失200萬(wàn)度電量，相當(dāng)于每小時(shí)72萬(wàn)人的用電量?！闭缜拔乃f(shuō)，吸熱塔是整個(gè)光熱電站的“心臟”。所以，吸熱塔的任何一個(gè)小細(xì)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，都有可能影響整個(gè)電站的平穩(wěn)運(yùn)行。而2014年，敦煌一期10兆瓦光熱電站建設(shè)初期，首航高科的設(shè)計(jì)師們就遇到了吸熱器材料如何選擇的技術(shù)瓶頸。

吸熱器材料需要滿足耐高溫、耐變形、好塑造的特性，然而這幾點(diǎn)特性看似相通但又是相互矛盾。為了解決這一難題，首航高科的科研人員做了大量的計(jì)算和實(shí)驗(yàn)，光吸熱塔某一個(gè)結(jié)構(gòu)材料就要經(jīng)歷不計(jì)其數(shù)地推倒重來(lái)和上千次的實(shí)驗(yàn)。一次次失敗淬煉了首航團(tuán)隊(duì)的心志，而對(duì)科學(xué)的探索、對(duì)創(chuàng)新的執(zhí)著就像一顆顆種子根植在首航人心中，讓他們?cè)谑∨c重復(fù)中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，最終收獲屬于勝利的果實(shí)。在慶功宴上，被稱作“行業(yè)鐵軍”的合作伙伴盛贊首航團(tuán)隊(duì)才是“鐵軍中的鐵軍”。

對(duì)黃文博而言，創(chuàng)新就是一個(gè)企業(yè)發(fā)展的生命線。一直以來(lái)，首航高科就很重視產(chǎn)品的創(chuàng)新、工程的創(chuàng)新。2020年，首航高科“1000MW級(jí)塔式光熱電站吸熱器技術(shù)”獲得中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)頒發(fā)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)。2021年，首航高科“100MW級(jí)塔式光熱電站吸熱器”入選國(guó)家能源局年度能源領(lǐng)域首臺(tái)（套）重大技術(shù)裝備項(xiàng)目。2023年，首航高科“1000MW級(jí)塔式光熱電站熔鹽儲(chǔ)熱裝置技術(shù)”獲得中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)頒發(fā)的綠色低碳領(lǐng)域先導(dǎo)技術(shù)獎(jiǎng)。并在第三屆“2023零碳使命國(guó)際氣候峰會(huì)”上，首航高科獲得“清潔能源和技術(shù)創(chuàng)新先鋒”獎(jiǎng)。

以和諧之力讓地球更美麗

當(dāng)前隨著全球能源需求不斷增長(zhǎng)，能源結(jié)構(gòu)向多元化、清潔化、低碳化方向轉(zhuǎn)型是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)，光熱發(fā)電技術(shù)和未來(lái)的超臨界二氧化碳技術(shù)都將成為重要的替代能源，切實(shí)有效地解決能源供應(yīng)不足的問(wèn)題，同時(shí)也可以減少對(duì)化石燃料的依賴，從而降低二氧化碳的排放量。在未來(lái)，光熱發(fā)電將會(huì)成為越來(lái)越家庭的綠色低碳選擇，在ESG轉(zhuǎn)型中扮演首屈一指的重要角色。

“未來(lái)是未知的，也是無(wú)窮無(wú)盡的。所以我們提出的一個(gè)理念是：讓天藍(lán)、地綠、氣凈、水清，最后是人和。我們希望通過(guò)創(chuàng)新之力實(shí)現(xiàn)和諧之美，通過(guò)和諧之力來(lái)讓地球更美麗。”這是屬于黃文博對(duì)光熱發(fā)電這項(xiàng)事業(yè)的愿景，也是我們每一個(gè)人對(duì)未來(lái)美好生活的暢想。

利在當(dāng)代，功在千秋，要真正實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型、降低碳排放，以綠色發(fā)展共謀全球生態(tài)文明建設(shè)，任重而道遠(yuǎn)，我們需要給這些“探索者們”一些時(shí)間，一些等待。

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