他們御風(fēng)而動(dòng)，向清潔能源尋求綠色轉(zhuǎn)型。他們是二氧化碳的捕手，在探索之路上攻堅(jiān)克難。命運(yùn)與共，大道同行。為了美好的地球村。
2022年，北京冬奧會(huì)，全世界的目光聚焦中國。
從申辦到籌辦，北京冬奧會(huì)始終堅(jiān)持綠色、低碳、可持續(xù)原則。通過科技手段，鋪就了美麗的中國底色。首次嘗試碳中和的大型國際體育賽事，彰顯了中國在全球氣候治理中的使命與擔(dān)當(dāng)。也是中國堅(jiān)定不移挺進(jìn)清潔能源的一個(gè)縮影。
開闊的張北地區(qū)，擁有充足的風(fēng)力與光能。是清潔能源源頭替代的絕佳地域。
經(jīng)過70公里的運(yùn)輸，扇葉運(yùn)達(dá)風(fēng)電場，老丁和他的工友即將大顯身手。
風(fēng)機(jī)的選址，每個(gè)部件的擺放以及安裝的全部過程，都依賴這群敏銳的御風(fēng)者。老丁和他的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)配合超過10年。他們早有充分的默契，但是草原多變的天氣條件，每一天都帶來全新的挑戰(zhàn)。
風(fēng)力瞬時(shí)加大，繼續(xù)安裝，風(fēng)會(huì)讓扇葉擺得越來越快。
突如其來的陣風(fēng)讓風(fēng)車吊裝進(jìn)入兩難的境地。吊車司機(jī)高空指揮和其他地面人員都在等待丁隊(duì)長的決策。
中廣核河北尚義吊裝項(xiàng)目部施工隊(duì)長 丁克瑞：但是這風(fēng)不是長時(shí)間的，它是偶爾就來這么一陣。10分鐘、8分鐘那是最長的了。把它等過去之后再把它(扇葉)吊起來。
幾分鐘后，風(fēng)力漸漸減弱，大家懸著的心放了下來，吊裝繼續(xù)進(jìn)行。
中廣核河北尚義吊裝項(xiàng)目部高空指揮 倪占民：我就用這只手拿對(duì)講機(jī)，用眼睛得盯著設(shè)備。
在高空之上，以兩毫米內(nèi)的誤差，風(fēng)車和塔筒相接成功。
一座座新能源風(fēng)力發(fā)電機(jī)組矗立大地，迎風(fēng)旋轉(zhuǎn)，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展注入綠色動(dòng)能。然而，在清潔電能領(lǐng)域，僅僅解決發(fā)電還不夠，如何保證電力的穩(wěn)定性則至關(guān)重要。
這里是正在建設(shè)中的豐寧抽水蓄能電站。這樣規(guī)模的爆破在這座山體中每天都要進(jìn)行一次。借助爆破的力量，人們開挖出巨大的抽水蓄能中樞。190條蜿蜒的隧道，構(gòu)成這座電站龐大的地下洞室群。最大的控制廳地下中心廠房長達(dá)414米，有20層樓高，連接著58條隧道，12間變電室，12間機(jī)房，如同一個(gè)紛繁復(fù)雜的地下城。
穩(wěn)定是電網(wǎng)的基石，電量不穩(wěn)定會(huì)極大地危害電網(wǎng)的安全。怎么才能解決新能源的穩(wěn)定問題呢?
河北豐寧抽水蓄能有限公司董事長 費(fèi)萬堂：整個(gè)豐寧電站(占地面積)應(yīng)該是20平方公里左右，上庫和下庫的高差，實(shí)際上在460米。
抽水蓄能電站，是大型電網(wǎng)中，調(diào)節(jié)電能過剩，補(bǔ)充不足的完美搭配。
費(fèi)萬堂：它的工作原理就是利用上下庫的高差，實(shí)現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)換。
電網(wǎng)中有多余電能時(shí)，利用這些多余的電能，將下水庫的水抽到上水庫。在用電高峰時(shí)，從上水庫放水，利用水的勢能發(fā)電，生產(chǎn)出高經(jīng)濟(jì)價(jià)值的電能，補(bǔ)充電網(wǎng)的需要。更重要的是，一旦電網(wǎng)出現(xiàn)突發(fā)情況，大面積斷電，抽水蓄能可以全面啟動(dòng)。
費(fèi)萬堂：因?yàn)榛痣娫跓釕B(tài)啟動(dòng)的時(shí)候，一般來講，帶拉整個(gè)負(fù)荷大約在4個(gè)小時(shí)。抽水蓄能2到5分鐘，所以對(duì)于我們電網(wǎng)的穩(wěn)定還是至關(guān)重要的。
作為整個(gè)工程的負(fù)責(zé)人，費(fèi)萬堂更喜歡一身工裝出現(xiàn)在施工現(xiàn)場，這將是他退休前最后一個(gè)，也是挑戰(zhàn)最大的項(xiàng)目。
施工中最大的難題在于如何打通上下庫間的引水管道。連接兩個(gè)水庫，最簡單的方案是按照常規(guī)進(jìn)行直線挖掘，但需要挖掘路徑很長，施工難度極大。如果把施工分為兩段斜井三段平洞，經(jīng)過測算這樣最可行也最經(jīng)濟(jì)。究竟怎樣才能在山中開掘出這些巨型引水管道呢?費(fèi)萬堂和工程師們最終決定采用定向爆破形成隧道，然后用巨型鋼管拼接的辦法建起這條山中水道。
順著軌道鋼管進(jìn)入長達(dá)1.4公里的交通洞。40分鐘后，它被運(yùn)到洞中的一個(gè)十字路口，在這里鋼管要被放入斜井，最長的一段斜井長達(dá)300米，即便是站在洞口都會(huì)感到逼人的寒氣。
鋼管被放到隧道中之后，工人要深入到鋼管內(nèi)完成對(duì)接，保證隨后的焊接可以順利進(jìn)行。鋼管放進(jìn)斜井以后，最終的一個(gè)環(huán)節(jié)是保證鋼管之間的銜接和焊接達(dá)到嚴(yán)絲合縫。
費(fèi)萬堂：就是我們每一個(gè)接頭焊接的時(shí)候，一定要保證我們施工的質(zhì)量。一旦滲漏，實(shí)際上是致命的。
從2012年立項(xiàng)，到2021年12月30日正式投產(chǎn)發(fā)電。10年建設(shè)，一座世界級(jí)抽水蓄能電站拔地而起。創(chuàng)造四項(xiàng)世界第一。2024年，12臺(tái)機(jī)組全部投產(chǎn)后，年發(fā)電量達(dá)66.12億千瓦時(shí)，可滿足260萬戶家庭一年的用電，年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48萬噸，減少二氧化碳排放120萬噸。
作為迄今為止第一個(gè)實(shí)現(xiàn)碳中和的奧運(yùn)會(huì)。全新的理念讓 “雙碳”這個(gè)詞更加深入人心。碳達(dá)峰、碳中和簡稱“雙碳”。作為全球氣候治理的重要手段，人們已對(duì)控制二氧化碳排放量形成廣泛共識(shí)，而實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的根本出路是科技創(chuàng)新。從源頭替代、過程削減到末端捕集，中國在低碳科技創(chuàng)新上正在進(jìn)行不懈探索。
巨大的槽車組成的車隊(duì)正在穿越黃土高原。密封罐里滿載液態(tài)二氧化碳，它們來自榆林煤化公司。這是一種新技術(shù)——二氧化碳捕集應(yīng)用的產(chǎn)物。每天約有240噸捕集來的二氧化碳被運(yùn)送到100多公里外，延長石油在安塞、吳起兩地的采油廠。
將大型化工廠、發(fā)電廠、鋼鐵廠、水泥廠等排放源產(chǎn)生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲(chǔ)存，以避免其排放到大氣中，這種方法人們簡稱“碳捕集”。
這些槽車?yán)锏亩趸家呀?jīng)被牢牢地俘獲。
這個(gè)巨大的儲(chǔ)存罐，位于延長石油安塞采油廠油井的原油生產(chǎn)現(xiàn)場，罐中儲(chǔ)存的二氧化將被注入山坡上的89口油井。這是一種新型的碳封存應(yīng)用場景。
延長石油集團(tuán)、總地質(zhì)師、國家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)獲得者 王香增：我們這個(gè)二氧化碳，它是從煤化工排放中直接捕集出來的，在出油的過程又埋到地下了。所以說是最有效的方法。
王香增與團(tuán)隊(duì)歷時(shí)15年研發(fā)出一整套碳捕集、利用及封存的技術(shù)，形成了循環(huán)利用二氧化碳的高效系統(tǒng)，使整個(gè)石化系統(tǒng)的碳中和進(jìn)程上了一個(gè)大臺(tái)階。
延長石油的油井地處鄂爾多斯盆地，地層壓力比較低，鉆井之后油無法自然流出，需要增加外力作用。每年約有10萬噸二氧化碳通過這樣的方式應(yīng)用到石油開采中。
王香增：因?yàn)?以前)油田都需要注水開發(fā)，利用二氧化碳來代替水，既可以提高油井的產(chǎn)量，也可以提高采收率。關(guān)鍵還可以施行碳封存。
碳封存是指將捕獲的二氧化碳通過特殊設(shè)備，全封閉的方式注入到特定的地質(zhì)構(gòu)造層中，并確保安全、有效存儲(chǔ)。
王香增：從地質(zhì)上來講，鄂爾多斯盆地整個(gè)地層比較穩(wěn)定，這個(gè)構(gòu)造又簡單，沒有大的斷裂，所以說這一塊兒封存二氧化碳是比較理想的場所。
收集煤化工排放的二氧化碳注入藏有石油的地層中，用注氣驅(qū)油的技術(shù)取代傳統(tǒng)的注水驅(qū)油，采集石油的同時(shí)順勢將二氧化碳封存在地層中，既提高了原油產(chǎn)量，也節(jié)約了水資源，最終還實(shí)現(xiàn)了碳封存的目的。可謂一舉三得。
在王香增的設(shè)想中，這套系統(tǒng)未來的潛力非常巨大，通過二氧化碳靜態(tài)封存潛力計(jì)算模型測算，延長石油僅油田的二氧化碳理論封存量可達(dá)8.84億噸。
那么，如此大量的二氧化碳封存到地層中，如何保證它的安全，一直是世界科學(xué)家密切關(guān)注并加以解決的問題。
在實(shí)驗(yàn)室里，一套完整的監(jiān)測系統(tǒng)時(shí)刻觀察二氧化碳在地層中的變化。
王香增：安全監(jiān)測目前我們形成了地上、地下、地面，也就是三位一體的監(jiān)測技術(shù)。我們現(xiàn)在做的動(dòng)態(tài)封存率，百分之二三十的(二氧化碳)可能就隨著采油采氣出來了，經(jīng)過回收再重新注入。因?yàn)樵蹅儸F(xiàn)在注氣都接近10個(gè)月了。接近10個(gè)月了，這說明二氧化碳這個(gè)值和背景值差不多，這就說明，二氧化碳沒有漏失。
王香增：從國外50年的經(jīng)驗(yàn)，137個(gè)項(xiàng)目，他們跟蹤評(píng)價(jià)，還沒有誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，或者是地震事件的發(fā)生。
相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，封存的二氧化碳有可能成為未來寶貴的碳源，這是對(duì)二氧化碳進(jìn)行永久地質(zhì)封存的另一個(gè)愿景。地球的秘密遠(yuǎn)未被我們了解，碳封存的過程也許正是我們與地球的某種互動(dòng)和對(duì)話。
王永勝博士正在收集深度3000米的地層數(shù)據(jù)，為國家能源集團(tuán)百萬噸級(jí)碳封存項(xiàng)目選取封存井的位置。十幾年來，每一次封存井的位置，王永勝都要現(xiàn)場選定。
人造地震起爆后，通過對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算和分析，可以得出地層掃描CT(計(jì)算機(jī)層析成像)圖。這是王永勝和團(tuán)隊(duì)進(jìn)行選址判斷的依據(jù)。
內(nèi)蒙古鄂爾多斯，有著亞洲首個(gè)二氧化碳捕集與深部咸水層封存全流程示范項(xiàng)目。實(shí)現(xiàn)每年百萬噸級(jí)的封存量是王永勝和團(tuán)隊(duì)正在攻克的目標(biāo)。
國家能源集團(tuán)鄂爾多斯煤制油分公司工程師 王永勝：這是咱們之前的10萬噸的項(xiàng)目，也是在這兒。咱們現(xiàn)在做的這個(gè)百萬噸的項(xiàng)目，會(huì)在這個(gè)基礎(chǔ)上繼續(xù)擴(kuò)展，那么現(xiàn)在我們討論的是，它的具體選址和層位的問題。目前我們有三個(gè)預(yù)選方案。
王永勝：就像吹氣球，吹多大會(huì)爆。我們往下注的時(shí)候，也是往下打氣，到這么大的時(shí)候，感覺有點(diǎn)緊繃了，我再吹這么大，有可能就爆了。我能給它注多少，注到什么程度，我要設(shè)置一個(gè)上限，對(duì)我的這個(gè)項(xiàng)目是安全的。
王永勝深知百萬噸級(jí)的二氧化碳捕集利用與封存意義巨大，這意味著每年可減排二氧化碳100萬噸，相當(dāng)于植樹近2000公頃。
每一次的實(shí)驗(yàn)都是一次對(duì)地層的深入了解。而王永勝的每一次選擇又仿佛完成了一次與地球的和解。畢竟，與地球和諧共生，人類才有未來。
在北京，科學(xué)家劉練波正在進(jìn)行一項(xiàng)更為尖端的實(shí)驗(yàn)——用更經(jīng)濟(jì)更簡便的方式捕捉二氧化碳及其他廢氣，并變廢為寶。他所在的這個(gè)實(shí)驗(yàn)室見證了中國二氧化碳捕集技術(shù)從無到有的艱辛歷程。
二氧化碳捕集與再利用是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)選擇之一，世界科學(xué)家都在不遺余力地進(jìn)行研究。十多年來，劉練波和團(tuán)隊(duì)一直在探索中國自主創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)。
華能清潔能源研究院研究員 劉練波：二氧化碳捕集、利用與封存，它實(shí)際上是將人類生產(chǎn)能源過程中的二氧化碳分離出來，一部分用于資源化利用，一部分用于封存在地下，實(shí)現(xiàn)與大氣的長期地隔離的這么一個(gè)技術(shù)。
二氧化碳捕集與利用具體到生產(chǎn)環(huán)節(jié)還存在高成本、高能耗等問題，尤其是規(guī)�；虡I(yè)應(yīng)用仍面臨不小的挑戰(zhàn)。優(yōu)化技術(shù)工藝的先進(jìn)性、降低捕集的能耗，這是劉練波團(tuán)隊(duì)正在實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。而核心技術(shù)的掌握從一開始就困難重重。
劉練波：核心的這些技術(shù)，外國人肯定是不會(huì)給我們分享的。所以我們只能是自力更生。一方面，我們就從一個(gè)一個(gè)的公式去寫，一張張的圖紙去畫，那么完全自主創(chuàng)新，那么當(dāng)時(shí)我們也形成了我們中國人自己的二氧化碳捕集技術(shù)。
劉練波：今天是咱們?nèi)碌囊惶�。咱們上周在�?shí)驗(yàn)室應(yīng)該是做了非常充分的。大量的實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備工作，所以今天咱們還是盡量去參考在實(shí)驗(yàn)室的這種工況。
劉練波：那么在中試裝置上，可能碰到的一些技術(shù)問題。我們需要再回到實(shí)驗(yàn)室，再進(jìn)一步地去驗(yàn)證，進(jìn)一步地去調(diào)整這個(gè)配方。所以這個(gè)過程可能會(huì)要反復(fù)多次，最終能夠真正達(dá)到我們目標(biāo)中的，二氧化碳吸附的一個(gè)結(jié)果。
最近的幾年中，劉練波團(tuán)隊(duì)對(duì)碳捕集材料有了一個(gè)重大的發(fā)現(xiàn)——低溫吸附現(xiàn)象，其尖端性和挑戰(zhàn)性都史無前例。
劉練波：我們這個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)了新的一些現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)了在這種低溫的條件之下，一些吸附材料，能夠?qū)⒍趸紝?shí)現(xiàn)非常高效率的，低能耗的吸附，所以目前我們在實(shí)驗(yàn)室，也是在開展這方面的基礎(chǔ)研究工作。
實(shí)驗(yàn)還將持續(xù)幾個(gè)小時(shí)，劉練波已經(jīng)在期待，吸附溶液在這套裝置中順利運(yùn)轉(zhuǎn)，也許奇跡總會(huì)在不斷的努力中到來。
劉練波：應(yīng)該說一組實(shí)驗(yàn)，有些可能會(huì)需要連續(xù)好幾周的實(shí)驗(yàn)，好幾周。
劉練波：如果說碳捕集技術(shù)是CCUS(碳捕集 利用與封存)技術(shù)里面的一個(gè)皇冠，那么這個(gè)碳捕集的材料，或者說吸收溶液，就是這個(gè)皇冠上的明珠。在過去十多年，技術(shù)開發(fā)過程中，應(yīng)該說絕大部分的工作，都是圍繞著吸收溶液來展開的。
每一次的測試，都是對(duì)想象力和耐心的考驗(yàn)。中國二氧化碳捕集技術(shù)從跟隨到原創(chuàng)，再到不落人后，用了15年的艱辛歷程。2020年，中國注冊了全世界81%的新碳捕集技術(shù)專利，已經(jīng)成為世界上最大的碳捕集技術(shù)生產(chǎn)國。
看不見的二氧化碳畫不出來，復(fù)雜的科學(xué)技術(shù)孩子也還不懂。但他的筆卻可以畫出絢爛的大自然。“雙碳”之路并不遙遠(yuǎn)，只要我們每個(gè)人都付出自己的努力。萬物共生，才是一個(gè)美好的地球村。攜手同行，人類才有更廣闊的未來。
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