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“綠色奧運”的總體目標，2022年北京冬奧會在能源供應環節尤其注重節能減排和低碳發展，“海綿賽區”“綠電交易”“低碳交通”……中國大刀闊斧打造著奧運史上的生態創舉，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碳中和的奧運賽事。

海綿賽區? ?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？

據悉，三大賽區均采用多元蓄水模式，共同組成造雪引水系統，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。

“今年延慶地區降水、降雪量均十分充沛，國家高山滑雪中心優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，賽區還建設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域內的佛峪口水庫和白河堡水庫聯合提供。據統計，冬奧會賽時需水量僅占延慶地區現狀用水量的1.6%，占延慶本地區水資源總量的0.4%?！北本┦醒討c區區長于波介紹說，“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，由此實現水的全生命周期綜合循環利用?！?/p>

按照水資源全收集、全處理、再利用的“海綿賽區”理念，張家口賽區4個競賽場館全部設計建造了雨水、地表水、融雪水收集系統，實現了夏季綠化灌溉、冬季造雪的雙利用模式?？沙掷m利用水資源，降低水資源消耗，最大限度減少賽區對生態環境的影響。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，這個技術也是首次在冬奧會場館中得以應用。

利于這一技術，不僅可以將融雪水、雨水等非常規水源引流，還可以減緩水流速度，避免對山體生態造成破壞，融雪水可用于賽區內部綠化灌溉、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生的污水經技術處理后，水質將達到《城市污水再生利用城市雜用水水質》一級A標準，可作為生態補水，補充到地表徑流，以維持地表徑流流量，改善河道的生態環境和功能，做到“污水不污”，從而實現“再生”。各賽區通過“滲、滯、蓄、凈、用、排”等方法，最大限度減少賽區內的水資源浪費，實現水資源全收集、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，如何保障穩定供給？在用電這個高耗能環節，又如何體現“綠色冬奧”理念？拋出“綠色電力”和“綠電交易”兩張大網，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、生物質能等。

目前，我國的“綠電”主要以太陽能光伏發電和風力發電為主。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電和風力發電通過張北柔性直流電網工程輸入北京電網。據悉，北京冬奧會期間，3大賽區26個場館將全部使用“綠電”，這是奧運歷史上首次實現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言人趙立堅詼諧地以一句俗語在新聞發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，把張北的風轉化為清潔電力，并入冀北電網，再輸向北京、延慶、張家口三個賽區，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，據北京冬奧組委規劃建設部部長劉玉民介紹，張家口賽區和延慶賽區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能條件，可再生能源的儲備非常充足。據測算，張家口可開發風能資源儲備量達到4000萬千瓦以上，太陽能可開發量達到3000萬千瓦，還有生物質資源年產量在200萬噸以上，能夠保證冬奧場館“綠電”的供應。

“綠電”產生后，如何將清潔能源穩穩送入分布在各處的冬奧場館？這要靠京津冀地區的500千伏柔性直流電網。張北柔直工程是世界首個匯集和輸送大規模風電、光伏、儲能和抽蓄等多種形態能源并具有網絡特性的直流電網示范工程，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。該電網采用了很多世界領先或首創的新技術，是目前世界上電壓等級最高、輸送容量最大的直流電網。通過這個電網，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的所有場館，同時也點亮了北京的萬家燈火。

據了解，北京冬奧會賽區綜合能源項目包括“四站一系統”，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電系統，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控等綜合能源服務功能。在運行過程中，實現了多能互補協同運行，直流電網上富余的電能將被輸送到國家電網建設的蓄能電站，這是國家電網原來既有的電力設施。在電力需求大的時候，蓄能電站將把儲存的電力送上電網，相當于給整個電網備份了一個大的“充電寶”，通過能源互補協同工作，保障冬奧場館的電力供應充足及安全運行。

在有形的綠色電網下，另一張無形的綠電交易網也在暗中發力，通過針對北京冬奧會的跨區域“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、光伏發電等新能源電量。

通過發揮主辦城市資源優勢，北京冬奧會的電力供應基本上是依托現有的城市市政電網，按照國家關于綠色電力市場化交易規則，通過綠電交易，實現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施以外，基本都是利用了城市現有的電網資源以及原來既有的規劃建設電網資源，不需要新建其他的電力設施。

根據測算，從2019年6月第一筆綠電交易開始，到2022年冬殘奧會結束，北京、延慶、張家口三個賽區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——創新采用氫作為燃料的火炬“飛揚”正式亮相。參與火炬研發的中國航天科技集團高級工程師韓宗捷介紹說，氫的燃燒產物只有水，氫能源從本質上來講是一種健康的無后續污染的優質能源，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”燃料電池系統的氫能客車為延慶賽區提供交通接駁保障服務。其續航里程達630公里，相較傳統化石能源車輛，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動方式并不是類似于內燃機那般燃燒氫氣獲得能量，而是通過“燃料電池”來將氫氣和氧氣結合。這是一種化學反應，在反應過程中會產生電力、水和熱能，這種化學反應過程的能量轉化效率比氫氣單純燃燒的效率要高出2-3倍，而且反應過程中產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加氫站正式投用，為張家口崇禮賽區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?？沙掷m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的國內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任何需要的區域提供上門能源保障服務。

氫在常溫常壓狀態下是一種易燃氣體，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，中石化建設了國內首座站內氫氣檢測實驗室——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”，在供能環節要想達到最優供給效率，自然需要先進科技的加持。北京冬奧會展現了一批低碳、綠色、智慧的奧運場景，其中少不了大數據、人工智能、5G、數字孿生等前沿智能科技的助力。

據悉，北京冬奧會專門在北京及延慶賽區的10個場館分別建設了能源管控中心，用于實時監測場館中電、氣、水、熱等能源的使用情況，利用大數據、人工智能等技術，完成建筑能耗、碳排放監測等的可視化管理，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情況，奧運村新聞中心還建設了綠色智慧能源展示中心，通過5G和互聯網+等智能技術，展示綠色電力生產、輸送、消費和節能的全部過程。

在交通環節，除了使用新能源車輛，還需要通過智能交通管理系統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部門進一步完善了城市公共交通運行調度系統，提升了交通系統的智能化管理水平，通過整合交通、天氣信息，完善交通信息查詢系統，利用動態交通信息發布和誘導系統等技術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、充電樁等交通設施信息的發布。

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

在這場綠能保供戰役中，無數中國企業、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綠色能源轉型的道路上，清潔能源將向著主力能源轉變。中國“綠色辦奧”不僅是為了兌現自身“雙碳”承諾，更是在向世界提供如何處理好人與自然、發展與保護關系的中國方案、中國智慧、中國貢獻。

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