綠色能源

張曉芒

能源供應在賽事保障中的重要作用不言而喻。為實現(xiàn)“綠色奧運”的總體目標，2022年北京冬奧會在能源供應環(huán)節(jié)尤其注重節(jié)能減排和低碳發(fā)展，“海綿賽區(qū)”“綠電交易”“低碳交通”……中國大刀闊斧打造著奧運史上的生態(tài)創(chuàng)舉，讓綠色成為本屆冬奧會最鮮明的底色，北京冬奧會也有望成為首個真正實現(xiàn)碳中和的奧運賽事。

海綿賽區(qū)? ?冬奧之水“活”起來

按照北京冬奧會競賽標準及國際慣例，比賽必須使用人工造雪，而人工造雪就需要用到大量的水，這些水從何而來？使用之后又將去向何處？

據(jù)悉，三大賽區(qū)均采用多元蓄水模式，共同組成造雪引水系統(tǒng)，最大限度地減少造雪過程中的水資源消耗和增強融雪后的水資源收集效果，充分保障了冬奧賽場造雪用水及回收的需求。

“今年延慶地區(qū)降水、降雪量均十分充沛，國家高山滑雪中心優(yōu)先利用收集儲存的天然降水、地表徑流等作為人工造雪的水源;此外，賽區(qū)還建設(shè)了三座塘壩和蓄水池，總計可以蓄水約18萬立方米，最大限度地存蓄地表水用來造雪;除了天然降水之外，造雪另外所需要用的水由區(qū)域內(nèi)的佛峪口水庫和白河堡水庫聯(lián)合提供。據(jù)統(tǒng)計，冬奧會賽時需水量僅占延慶地區(qū)現(xiàn)狀用水量的1.6%，占延慶本地區(qū)水資源總量的0.4%?！北本┦醒討c區(qū)區(qū)長于波介紹說，“賽后氣溫回升，冰雪開始融化，水會沿著溪谷到達900高程的塘壩，一部分融雪水賽區(qū)進行再利用，剩余的部分通過綜合管廊退水至佛峪口水庫下游，最終流進官廳水庫，由此實現(xiàn)水的全生命周期綜合循環(huán)利用?！?/p>

按照水資源全收集、全處理、再利用的“海綿賽區(qū)”理念，張家口賽區(qū)4個競賽場館全部設(shè)計建造了雨水、地表水、融雪水收集系統(tǒng)，實現(xiàn)了夏季綠化灌溉、冬季造雪的雙利用模式?？沙掷m(xù)利用水資源，降低水資源消耗，最大限度減少賽區(qū)對生態(tài)環(huán)境的影響。北京冬奧會在雪上場館的建造中普遍應用融雪水收集技術(shù)，這個技術(shù)也是首次在冬奧會場館中得以應用。

利于這一技術(shù)，不僅可以將融雪水、雨水等非常規(guī)水源引流，還可以減緩水流速度，避免對山體生態(tài)造成破壞，融雪水可用于賽區(qū)內(nèi)部綠化灌溉、道路澆灑和景觀等方面，剩余部分通過管廊排入水庫大壩，將自然環(huán)境中的水收集儲存，需要時再“釋放”并加以利用。

此外，各大賽區(qū)也都建立了各自的污水處理廠。北京冬奧會期間比賽及生活產(chǎn)生的污水經(jīng)技術(shù)處理后，水質(zhì)將達到《城市污水再生利用城市雜用水水質(zhì)》一級A標準，可作為生態(tài)補水，補充到地表徑流，以維持地表徑流流量，改善河道的生態(tài)環(huán)境和功能，做到“污水不污”，從而實現(xiàn)“再生”。各賽區(qū)通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方法，最大限度減少賽區(qū)內(nèi)的水資源浪費，實現(xiàn)水資源全收集、全處理、再利用，用實際行動踐行“綠色辦奧”理念。

清潔能源? 冬奧供電“綠”起來

電力供應是冬奧賦“能”的重中之重，北京冬奧會各個場館的運行均需要巨量電能，如何保障穩(wěn)定供給？在用電這個高耗能環(huán)節(jié)，又如何體現(xiàn)“綠色冬奧”理念？拋出“綠色電力”和“綠電交易”兩張大網(wǎng)，就可以全方位解決冬奧供電問題。

綠色電力，簡稱“綠電”，是指通過零二氧化碳排放（或趨近于零二氧化碳排放）的生產(chǎn)過程得到的電力?！熬G電”主要來源于清潔能源，包括太陽能、風能、生物質(zhì)能等。

目前，我國的“綠電”主要以太陽能光伏發(fā)電和風力發(fā)電為主。北京冬奧會全部場館使用的“綠電”主要是指河北張家口的光伏發(fā)電和風力發(fā)電通過張北柔性直流電網(wǎng)工程輸入北京電網(wǎng)。據(jù)悉，北京冬奧會期間，3大賽區(qū)26個場館將全部使用“綠電”，這是奧運歷史上首次實現(xiàn)全部場館百分之百清潔能源供應。

“張北一場風，從春刮到冬?！蓖饨徊堪l(fā)言人趙立堅詼諧地以一句俗語在新聞發(fā)布會上向中外記者介紹起冬奧供電情況，“中國建立了張北可再生能源示范項目，把張北的風轉(zhuǎn)化為清潔電力，并入冀北電網(wǎng)，再輸向北京、延慶、張家口三個賽區(qū)，這些電力不僅點亮一座座奧運場館，也點亮北京的萬家燈火，這個故事就叫‘張北的風點亮北京的燈’”。

此外，據(jù)北京冬奧組委規(guī)劃建設(shè)部部長劉玉民介紹，張家口賽區(qū)和延慶賽區(qū)都有豐富的清潔能源儲備，河北是風電、光伏資源大省，擁有較好的清潔能源產(chǎn)能條件，可再生能源的儲備非常充足。據(jù)測算，張家口可開發(fā)風能資源儲備量達到4000萬千瓦以上，太陽能可開發(fā)量達到3000萬千瓦，還有生物質(zhì)資源年產(chǎn)量在200萬噸以上，能夠保證冬奧場館“綠電”的供應。

“綠電”產(chǎn)生后，如何將清潔能源穩(wěn)穩(wěn)送入分布在各處的冬奧場館？這要靠京津冀地區(qū)的500千伏柔性直流電網(wǎng)。張北柔直工程是世界首個匯集和輸送大規(guī)模風電、光伏、儲能和抽蓄等多種形態(tài)能源并具有網(wǎng)絡特性的直流電網(wǎng)示范工程，于2020年6月29日正式投入使用，這項工程每年可輸送約140億千瓦時的清潔能源，約占北京市年用電量的1/10。該電網(wǎng)采用了很多世界領(lǐng)先或首創(chuàng)的新技術(shù)，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的直流電網(wǎng)。通過這個電網(wǎng)，就可以把綠色電力以極小的損耗源源不斷地輸送到三個賽區(qū)的所有場館，同時也點亮了北京的萬家燈火。

據(jù)了解，北京冬奧會賽區(qū)綜合能源項目包括“四站一系統(tǒng)”，即冬奧村能源站、冬奧村制冷站、冬奧村二級泵站、山地新聞中心能源站、山地新聞中心光伏發(fā)電系統(tǒng)，項目涵蓋了供熱、供冷、太陽能屋頂光伏、儲能以及智慧能源監(jiān)控等綜合能源服務功能。在運行過程中，實現(xiàn)了多能互補協(xié)同運行，直流電網(wǎng)上富余的電能將被輸送到國家電網(wǎng)建設(shè)的蓄能電站，這是國家電網(wǎng)原來既有的電力設(shè)施。在電力需求大的時候，蓄能電站將把儲存的電力送上電網(wǎng)，相當于給整個電網(wǎng)備份了一個大的“充電寶”，通過能源互補協(xié)同工作，保障冬奧場館的電力供應充足及安全運行。

在有形的綠色電網(wǎng)下，另一張無形的綠電交易網(wǎng)也在暗中發(fā)力，通過針對北京冬奧會的跨區(qū)域“綠電交易”機制，為冬奧場館的“綠電”運行提供保障。綠電交易，特指以綠色電力產(chǎn)品為標的物的電力中長期交易，用以滿足電力用戶購買、消費綠色電力需求，并提供相應的綠色電力消費認證。簡單來說，就是用戶可以通過電力交易的方式購買風電、光伏發(fā)電等新能源電量。

通過發(fā)揮主辦城市資源優(yōu)勢，北京冬奧會的電力供應基本上是依托現(xiàn)有的城市市政電網(wǎng)，按照國家關(guān)于綠色電力市場化交易規(guī)則，通過綠電交易，實現(xiàn)了所有場館的綠色電力供應。且在電力供應的過程中，除了場館自身必備的變配電設(shè)施以外，基本都是利用了城市現(xiàn)有的電網(wǎng)資源以及原來既有的規(guī)劃建設(shè)電網(wǎng)資源，不需要新建其他的電力設(shè)施。

根據(jù)測算，從2019年6月第一筆綠電交易開始，到2022年冬殘奧會結(jié)束，北京、延慶、張家口三個賽區(qū)的場館綠電預計使用4億千瓦時，可以減少燃燒12.8萬噸的標準煤，減排二氧化碳32萬噸。因此，北京冬奧會也成為我國嘗試城市能源轉(zhuǎn)型升級的重要契機。

“氫”情奉獻? ?奧運交通“潔”起來

在北京冬奧會倒計時一周年活動上，北京冬奧會火炬——創(chuàng)新采用氫作為燃料的火炬“飛揚”正式亮相。參與火炬研發(fā)的中國航天科技集團高級工程師韓宗捷介紹說，氫的燃燒產(chǎn)物只有水，氫能源從本質(zhì)上來講是一種健康的無后續(xù)污染的優(yōu)質(zhì)能源，而它從使用反應過程中來看又可以說是一種“取之不盡，用之不竭”的可再生資源。

在奧運圣火的照耀下，氫能揭開了北京冬奧會的綠色序幕。冬奧期間，200輛搭載著國家電投自研“氫騰”燃料電池系統(tǒng)的氫能客車為延慶賽區(qū)提供交通接駁保障服務。其續(xù)航里程達630公里，相較傳統(tǒng)化石能源車輛，每行駛100千米，可減少約70公斤二氧化碳排放，相當于14棵普通樹木一天的吸收量。

當前流行的氫能源汽車驅(qū)動方式并不是類似于內(nèi)燃機那般燃燒氫氣獲得能量，而是通過“燃料電池”來將氫氣和氧氣結(jié)合。這是一種化學反應，在反應過程中會產(chǎn)生電力、水和熱能，這種化學反應過程的能量轉(zhuǎn)化效率比氫氣單純?nèi)紵男室叱?-3倍，而且反應過程中產(chǎn)生的廢料除了微量的二氧化碳和氮氧化物外，主要是水，這也就是為何大部分人一致認為“氫能源”才是清潔能源的最佳代表。

氫能客車如何供能？加氫站承擔著氫能大巴的能源保供責任。2021年2月7日，中國石油太子城服務區(qū)加氫站正式投用，為張家口崇禮賽區(qū)50輛氫能源大巴供應氫燃料，加出保障冬奧氫能“第一槍”。截至2021年底，中國石油已建成4座加氫站，冬奧期間供氫能力將達到5500公斤/日，可為近千輛氫燃料電池車提供服務，預計行駛里程超過200萬千米。2022年1月24日，位于河北省張家口市的萬全油氫電綜合能源站正式投入運行，日加氫能力約1000公斤。可持續(xù)為北京冬奧會的氫能車輛提供清潔能源。該能源站還配備了國家能源集團自主研發(fā)的國內(nèi)首個滿足國標要求并取得整體防爆認證的70兆帕一體式移動加氫站，可以機動靈活地為冬奧賽區(qū)任何需要的區(qū)域提供上門能源保障服務。

氫在常溫常壓狀態(tài)下是一種易燃氣體，氫能源作為汽車能源的歷史并不久，普通公眾對氫能源這種新能源還比較陌生，對其安全性或有擔憂。據(jù)中石化新聞辦介紹，為保障北京冬奧會氫能安全，中石化建設(shè)了國內(nèi)首座站內(nèi)氫氣檢測實驗室——中國石化西灣子氫氣檢測實驗室，該實驗室能完成燃料電池氫氣的13項典型指標檢測，有力地保障了北京冬奧會氫能質(zhì)量安全可靠。

智能管控? 冬奧供能“慧”起來

眾所周知，這次北京冬奧會既是“綠色冬奧”，也是“科技冬奧”，在供能環(huán)節(jié)要想達到最優(yōu)供給效率，自然需要先進科技的加持。北京冬奧會展現(xiàn)了一批低碳、綠色、智慧的奧運場景，其中少不了大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、數(shù)字孿生等前沿智能科技的助力。

據(jù)悉，北京冬奧會專門在北京及延慶賽區(qū)的10個場館分別建設(shè)了能源管控中心，用于實時監(jiān)測場館中電、氣、水、熱等能源的使用情況，利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)，完成建筑能耗、碳排放監(jiān)測等的可視化管理，進而減少能源消耗。為了更直觀地向觀眾展示綠色冬奧碳中和承諾的實現(xiàn)情況，奧運村新聞中心還建設(shè)了綠色智慧能源展示中心，通過5G和互聯(lián)網(wǎng)+等智能技術(shù)，展示綠色電力生產(chǎn)、輸送、消費和節(jié)能的全部過程。

在交通環(huán)節(jié)，除了使用新能源車輛，還需要通過智能交通管理系統(tǒng)的應用來提高交通燃油效益，從而降低交通運輸過程的碳排放量。通過了解，北京冬奧會場館所在城市的相關(guān)部門進一步完善了城市公共交通運行調(diào)度系統(tǒng)，提升了交通系統(tǒng)的智能化管理水平，通過整合交通、天氣信息，完善交通信息查詢系統(tǒng)，利用動態(tài)交通信息發(fā)布和誘導系統(tǒng)等技術(shù)為冬奧觀眾提供交通信息服務，通過實施分析研判人流車流情況，加強公共交通、城際交通和停車場、充電樁等交通設(shè)施信息的發(fā)布。

此外，場館數(shù)字孿生模型也大大助力了場館周邊交通管理?！皵?shù)字孿生”指的是，以BIM（Building Information Modeling-建筑信息模型）為基礎(chǔ)，運用云計算、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等新一代信息技術(shù)，在虛擬信息空間構(gòu)建一個可以表征該物理場館的虛擬實體和子系統(tǒng)。虛擬與現(xiàn)實的高度融合是“數(shù)字孿生”的核心概念，能夠在大型活動項目中協(xié)同管控場景。如國家體育館數(shù)字孿生系統(tǒng)可動態(tài)采集相關(guān)設(shè)備的運行情況、周邊道路人流情況，使數(shù)字建筑和城市交通系統(tǒng)聯(lián)通，基于人工智能形成最優(yōu)的解決方案，改變大型活動時部分市區(qū)內(nèi)場館周邊交通不暢的情況，提升附近車輛的交通燃油效益。

在這場綠能保供戰(zhàn)役中，無數(shù)中國企業(yè)、中國工人用他們夜以繼日、辛苦勞動的身影為北京冬奧會繪就了一幅清潔向未來的冰雪畫卷，也預示著在中國實現(xiàn)綠色能源轉(zhuǎn)型的道路上，清潔能源將向著主力能源轉(zhuǎn)變。中國“綠色辦奧”不僅是為了兌現(xiàn)自身“雙碳”承諾，更是在向世界提供如何處理好人與自然、發(fā)展與保護關(guān)系的中國方案、中國智慧、中國貢獻。

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