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中能觀察丨三項(xiàng)硬核技術(shù)亮相 能源科技再添新引擎

來(lái)源：中國(guó)能源新聞網(wǎng) 時(shí)間：2025-09-16 16:16

中國(guó)能源新聞網(wǎng)見(jiàn)習(xí)記者 趙雅晴 記者 趙坤

　　破題能源短缺困局有哪些新解？新能源退役組件如何變廢為寶？怎樣做好風(fēng)光“看天發(fā)電”的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)？

　　在近日舉行的“新天工開(kāi)物——科技成就發(fā)布會(huì)”能源技術(shù)專場(chǎng)發(fā)布會(huì)上，海洋藍(lán)色能源技術(shù)開(kāi)發(fā)與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用、退役新能源組件的熱解處置技術(shù)、新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)三項(xiàng)具有前沿創(chuàng)新突破及重要產(chǎn)業(yè)示范意義的能源技術(shù)成果重磅發(fā)布，為發(fā)展能源新質(zhì)生產(chǎn)力，注入強(qiáng)勁科技動(dòng)能。

　　“馭浪為能”

　　原創(chuàng)摩擦納米發(fā)電技術(shù)高效收集海洋波浪能

　　海洋，作為自然資源的重要組成部分，大約覆蓋了地球表面的71%。

　　其蘊(yùn)含著豐富的可再生藍(lán)色能源，包括波浪能、潮汐能等，具有開(kāi)發(fā)潛力大、可持續(xù)利用、綠色清潔等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是理想的低碳可再生能源，蘊(yùn)藏著人類未來(lái)能源的無(wú)限可能。

　　“海洋能總量巨大，具有頻次低、分布廣、環(huán)境復(fù)雜的特點(diǎn)?！北本┘{米能源與系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)、首席科學(xué)家王中林在發(fā)布會(huì)上介紹，“相比全球波浪能30-70千瓦每米的平均密度，我國(guó)沿岸波浪能密度普遍較低，最高僅為5.1-7.7千瓦每米，利用難度大?！?/p>

　　為了破解這一技術(shù)難題，王中林帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)潛心研制，原創(chuàng)發(fā)明摩擦納米發(fā)電機(jī)（TENG）技術(shù)，通過(guò)摩擦起電與靜電感應(yīng)效應(yīng)的耦合，創(chuàng)新性實(shí)現(xiàn)了對(duì)低頻、微幅波浪能的高效捕獲。

　　“我們自主研發(fā)的摩擦納米發(fā)電機(jī)技術(shù)核心優(yōu)勢(shì)在于裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、材料成本相對(duì)低廉?！蓖踔辛纸榻B，經(jīng)過(guò)十余年攻關(guān)，團(tuán)隊(duì)已將TENG裝置的輸出峰值功率密度從最初的幾瓦每立方米提升到114.8瓦每立方米，并實(shí)現(xiàn)了從原理到樣機(jī)，從實(shí)驗(yàn)室小試走向海試的跨越。

　　據(jù)了解，2025年6月，發(fā)電部分體積達(dá)1立方米的TENG海洋浮標(biāo)樣機(jī)在大連海域初試成功。“這是目前國(guó)內(nèi)外最大的波浪能摩擦納米發(fā)電裝置?！蓖踔辛址Q。

　　“變廢為寶”

　　熱解處置技術(shù)破解新能源組件“退役難題”

　　在全球能源市場(chǎng)加速綠色低碳轉(zhuǎn)型的背景下，我國(guó)已建成全球最大、最完整的新能源產(chǎn)業(yè)鏈。

　　國(guó)際歐亞科學(xué)院院士、華北電力大學(xué)校學(xué)術(shù)委員會(huì)副主任牛東曉指出，當(dāng)下我國(guó)風(fēng)電、光伏、儲(chǔ)能等新能源產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，裝機(jī)規(guī)模屢創(chuàng)新高，然而，伴隨產(chǎn)業(yè)升級(jí)，風(fēng)機(jī)葉片、光伏組件、鋰電池等退役量急速攀升，預(yù)計(jì)到2030年，年退役量將超500萬(wàn)噸。

　　如何實(shí)現(xiàn)這些退役組件的綠色、高效、高值化回收，成為產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

　　華北電力大學(xué)國(guó)家卓越工程師學(xué)院副院長(zhǎng)、新能源發(fā)電國(guó)家工程研究中心執(zhí)行主任陸強(qiáng)教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的退役新能源組件絕氧熱解處置技術(shù)，為這一行業(yè)痛點(diǎn)提供了突破性解決方案。

　　該技術(shù)通過(guò)創(chuàng)新的絕氧熱解工藝，低能耗、高效回收石墨、戰(zhàn)略金屬、纖維以及晶硅電池片等高值資源，與傳統(tǒng)方法相比，有效避免了高能耗和污染排放，實(shí)現(xiàn)了再生資源的高值化利用。中國(guó)工程院院士楊勇平表示，該技術(shù)“突破傳統(tǒng)工藝瓶頸，實(shí)現(xiàn)了退役組件的全量高值利用，填補(bǔ)了行業(yè)空白?！?/p>

　　記者在發(fā)布會(huì)上獲悉，經(jīng)過(guò)該熱解技術(shù)方案的處理，退役風(fēng)機(jī)葉片可以轉(zhuǎn)化為玻璃纖維和熱解油，纖維強(qiáng)度能達(dá)到原材料的90%以上，熱解油熱值可達(dá)到25兆焦耳（MJ）每公斤；退役光伏組件可以回收99%以上的硅晶片；退役鋰電池可回收99%以上的電池黑粉、純度大于99%的金屬銅和純度大于98%的金屬鋁。該技術(shù)充分做到了石墨、戰(zhàn)略金屬、晶硅電池片等高值組分高效回收，真正實(shí)現(xiàn)了“變廢為寶”。

　　“目前，我們?cè)O(shè)計(jì)的退役新能源組件熱解系統(tǒng)已經(jīng)在全國(guó)十余個(gè)省份得到廣泛應(yīng)用，我們成功實(shí)現(xiàn)了年處理數(shù)萬(wàn)噸退役新能源組件的目標(biāo)，驗(yàn)證了技術(shù)的工程穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。”陸強(qiáng)稱。

　　“智算風(fēng)云”

　　氣象大模型賦能新能源場(chǎng)站“精準(zhǔn)運(yùn)行”

　　隨著可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占比的穩(wěn)步攀升，新能源發(fā)電隨機(jī)性、波動(dòng)性和間歇性的特點(diǎn)正成為新型電力系統(tǒng)高質(zhì)量發(fā)展的核心挑戰(zhàn)。

　　精準(zhǔn)預(yù)測(cè)發(fā)電功率是保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高消納效率的關(guān)鍵技術(shù)。

　　會(huì)上，由深圳能源集團(tuán)股份有限公司發(fā)布的新能源發(fā)電功率預(yù)測(cè)系統(tǒng)，依托全球先進(jìn)的多級(jí)降尺度區(qū)域氣象大模型技術(shù)，將場(chǎng)站級(jí)氣象預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提升了15%，風(fēng)電功率預(yù)測(cè)準(zhǔn)確率提升了10%，顯著增強(qiáng)了電網(wǎng)調(diào)度決策的前瞻性和科學(xué)性。

　　“我認(rèn)為新能源的終極命題，是用確定性對(duì)抗不確定性，”深圳能源集團(tuán)智慧能源領(lǐng)域首席專家陳正建表示，團(tuán)隊(duì)運(yùn)用首創(chuàng)的三級(jí)降尺度架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了精度躍升：一級(jí)降尺度將全球0.25°區(qū)域氣象數(shù)據(jù)，通過(guò)物理約束神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)降維至9公里網(wǎng)格，大氣動(dòng)力學(xué)特征盡數(shù)保留；二級(jí)降尺度融合高分辨率地形數(shù)據(jù)與實(shí)時(shí)觀測(cè)，生成3公里網(wǎng)格氣象場(chǎng)，捕捉局地風(fēng)切變效應(yīng)；三級(jí)場(chǎng)站微尺度結(jié)合流體動(dòng)力學(xué)模型，將3公里數(shù)據(jù)細(xì)化至風(fēng)機(jī)輪轂高度的三維風(fēng)速場(chǎng)，誤差較傳統(tǒng)插值法降低10%。

　　在此基礎(chǔ)上，系統(tǒng)還引入人工智能技術(shù)，構(gòu)建了時(shí)空聯(lián)合注意力機(jī)制氣象大模型，動(dòng)態(tài)特征融合同步處理9層高空氣象要素與地表輻照度，突破單一要素預(yù)測(cè)局限；針對(duì)臺(tái)風(fēng)、強(qiáng)對(duì)流等極端天氣，開(kāi)發(fā)分級(jí)評(píng)估模塊，通過(guò)對(duì)抗性訓(xùn)練使預(yù)測(cè)誤差減少35%

　　技術(shù)的落地也帶來(lái)了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。陳正建介紹，截至目前，該系統(tǒng)已在 6 個(gè)新能源場(chǎng)站落地，總裝機(jī)容量達(dá)500兆瓦?！霸跂|部某風(fēng)電場(chǎng)，系統(tǒng)使該場(chǎng)站年考核費(fèi)用從300萬(wàn)元降至240萬(wàn)元；在西部某光伏電站，精準(zhǔn)預(yù)測(cè)讓儲(chǔ)能效率提升15%，相當(dāng)于每年‘撿回’一座小型電站的發(fā)電量。”他舉例道。

　　歐洲科學(xué)與藝術(shù)院院士、華南理工大學(xué)教授朱繼忠表示，“預(yù)測(cè)精度每提升1個(gè)百分點(diǎn)，都能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和系統(tǒng)安全效益。這套系統(tǒng)通過(guò)深度融合先進(jìn)氣象學(xué)、大數(shù)據(jù)分析與人工智能算法，為電網(wǎng)調(diào)度提供了更為精準(zhǔn)可靠的數(shù)據(jù)支撐?！?/p>

責(zé)任編輯：于彤彤