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2023-10-10 10:55
科学中国人 2023年9期
关键词:分指数绿氢制氢

我国首艘数字孪生智能科研试验船“海豚1”首航

6月30日,我国首艘数字孪生智能科研试验船“海豚1”在山东省烟台市蓬莱港交付并首航。

据介绍,这艘船创造了从多源信息融合协同探测、环境智能态势感知及重构到船舶及海洋环境数字孪生3方面的国内第一。“海豚1”将从蓬莱驶往青岛,沿途开展船舶设备性能指标验证、自主航行及作业、数字孪生系统虚实交互等一系列船舶智能化水平和能力的试验。

相关科研人员介绍,船上安装了最新研制的我国第一套全景128线/2海里激光雷达、360度全景红外视觉系统、360度高视距全景可见光视觉系统、声号识别设备等,可在2海里的距离内,精确识别水面以上0.5米的微小目标。船上还安装了多个“视力”“听力”超强的“眼睛”和“耳朵”,并集成安装了固态雷达、GNSS-R海浪监测设备等船舶航行态势智能感知系统,让船只在雨天、雾天、黑夜等不利条件航行,仍能耳聪目明、安全航行、高效作业。

“海豚1”既可做到“人在岸上开,船在海上行”远程操控驾驶,又可实现无人驾驶自主航行。此船装备了我国第一套船舶数字孪生系统,首次建立了船舶数字建模、模型迭代进化、虚实实时交互、在线离线共生、船岸镜像等船舶数字孪生技术体系,不论是在几百公里外的青岛,还是远在1000多公里外的智能船远程操控中心均可进行远程操控。基于船岸共享的健康管理软件平台可以实时精准为船舶发动机、推进系统、导航系统等各“器官”进行健康体检和“把脉问诊”。

我国首次实现万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通

近日,新疆库车绿氢示范项目顺利产氢,产出的氢气通过管道输送到中国石化塔河炼化,替代现有天然气化石能源制氢。至此,项目成功实现绿氢生产到利用全流程贯通,这也标志着我国首次实现万吨级绿氢炼化项目全产业链贯通。项目制氢规模达到每年2万吨,是我国首个万吨级光伏绿氢示范项目。

新疆库车绿氢示范项目利用新疆地区丰富的太阳能资源发电直接制绿氢,建设内容主要包括光伏发电、输变电线路、电解水制氢、氢气储输、公用工程及配套辅助生产设施,电解水制氢能力为2万吨/年、储氢能力为21万标立方/小时、输氢能力达2.8万标立方/小时。

作为我国首个贯通光伏发电、绿电输送、绿电制氢、氢气储存、氢气输运、绿氢炼化等绿氢生产—利用全流程的典型示范项目,项目建设中面临着工艺技术新、规模大、无成熟工程案例可借鉴等难点。通过联合攻关等形式,项目突破性地解决了新能源波动电力场景下柔性制氢并向下游炼化企业连续稳定供应难题。其中,面对可再生波动电源制氢的技术难题,项目通过自主开发绿电制氢配置优化软件,将电控设备与制氢设备同步响应匹配,大幅提升对波动的适应性。项目已先后完成了万吨级电解水制氢工艺与工程成套技术、绿氢储运输工艺技术、晶闸管整流技术、智能控制系统研发等创新成果,均实现了工业应用。

全球最大、海拔最高的水光互补电站投产

“海豚1”装备了我国第一套船舶数字孪生系统

6月25日,雅砻江两河口水电站水光互补一期项目——位于四川省甘孜藏族自治州雅江县柯拉乡的柯拉光伏电站并网发电。这标志着全球最大、海拔最高的水光互补电站正式投产,也是首次将“水光互补”规模提升到百万千瓦级。

柯拉一期光伏电站场址最高海拔4600米,装机100万千瓦,场址面积1600万平方米,相当于约2000个标准足球场;光伏支架用钢量近5万吨,相当于在海拔4000米以上高原再造一座“鸟巢”体育馆的钢用量。项目共分5个标段同时开工建设,中国电力建设集团承担了Ⅳ标段的勘察设计、光伏场区施工建设工作。

Ⅳ标段场区位于柯拉光伏电站的入口位置,是整个电站的“门脸”,于2022年9月开工建设。受极端高寒天气影响,项目有效施工期不足6个月,建设过程中,中国电力建设集团依托在源网荷储一体化项目规划建设方面的集成优势和高海拔地区光伏电站建设经验,克服了高海拔、缺氧、冰冻、暴雨、暴雪等极端环境下的施工难题。

柯拉光伏电站所处位置为雅江县及理塘县交界处的柯拉乡,项目通过打造甘孜州旅游高地,带动当地农牧、旅游、交通发展。电站建成后,每年发出的电量可节约标准煤超60万吨,减少二氧化碳排放超160万吨,对加快推进雅砻江流域绿色清洁可再生能源基地建设、实现“碳达峰、碳中和”目标、优化国家能源结构、助力构建“绿色低碳安全高效”的现代能源体系具有示范引领作用。

陆地植被呈“变绿”趋势

我国西北内陆干旱区草地植被趋于恢复

近日,我国科研团队在《地球物理研究快报》发表最新研究成果。研究团队将深度学习方法创新性地用于草地演化预测,并揭示全球变绿在内陆干旱区的新机制。

自20世纪80年代以来,全球陆地植被呈“变绿”趋势,二氧化碳施肥效应、水热条件变化及大气氮沉降等被认为是主要驱动机制。近年来,我国西北内陆干旱区的草地植被也趋于恢复,但其机制缺乏系统、定量的分析。

研究团队以2001年至2015年生长季获取的Landsat-7 ETM+图像为数据源进行草地覆盖度遥感解译。他们利用生态水文模型和区域气候模式提供的驱动数据,构建卷积长短时记忆神经网络深度学习模型,实现对我国第二大内陆河流域——黑河流域下游戈壁地区草地盖度的时空动态预测。

研究表明,在遥感大数据的支持下,深度学习模型可以在1000米空间分辨率上准确刻画研究区草地覆盖度的演变特征,还能有效预测裸地与草地相互转化的极端演变情景。据介绍,现有的过程驱动或数据驱动模型难以达到这一准确程度。

2001年至2015年间,研究区草地总面积从568平方千米变为741平方千米,增长了约30%。利用深度学习模型进行归因分析发现,其中62%的植被变化归因于相关流域自2000年起实施的生态流量管理,32%来源于流域中上游自然水文变化产生的跨界影响,而研究区当地的气候变化因素仅占23%。生态流量管理和跨界影响均通过恢复研究区地下水而产生作用。

研究定量揭示了生态流量管理和跨界水文影响的内陆干旱区草地恢复机制,扩展了对全球绿化的认知,成果对于干旱区植被恢复、水资源管理等具有重要意义。

中国清洁能源建设景气指数首次发布

近日,中国电力建设企业协会发布首期中国清洁能源建设景气指数(简称“CEPI”)和中国电力建设发展指数(简称“PCDI”),这是我国电力建设行业历史上首次对外发布电力建设相关指数。

CEPI在报告期内指数呈总体上升态势,2020年一季度为101.21,2023年一季度为109.14,其间增长7.93点,景气指数始终处于较景气区间,中国清洁能源建设状态持续发出“向好”信号。PCDI方面,综合2020年一季度到2023年一季度的指数变化趋势,4个分指数整体呈波动上升趋势,表明电力建设增量对宏观经济的贡献加大,电力建设绿色转型升级加快,产业规模有序发展,经济效益持续向好。

据了解,中国清洁能源建设景气指数是对我国清洁能源建设的季度采集数据信息,经过相应模型研究计算出来的指数,具体分析研判清洁能源投资、建设和投运等要素对宏观经济、对社会低碳发展的贡献作用,反映中国清洁能源建设所处的状态与发展趋势。中国电力建设发展指数是通过对我国电力建设行业的季度统计采集数据,经过相应模型计算出来的指数,具体包括宏观经济影响分指数、绿色发展分指数、产业规模分指数和经济效益分指数4个分指数,用以反映我国电力建设的发展状态及发展趋势。

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