高標準農田建設面積占全市永久基本農田的79%,新能源電力系統的科研成果轉化“多點開花”,綠色健康建筑節能率高達90%以上……在保定大地,科技創新正向著多領域、深層次全面鋪開,形成新質生產力時至勢成。
新質生產力本身就是綠色生產力。作為河北省唯一一座入選中國科協“2023—2025年度創新驅動示范市”的試點城市,保定抓住科技創新這一發展硬核,加快構建高水平實驗體系,不斷完善“7+20+N”現代化產業體系,高質量推進綠色低碳發展,助力碳達峰碳中和。
糧食種出“科技范兒”
仲夏時節,保定市定興縣姚村鎮辛木村高標準農田示范區內,風吹麥浪,金穗飄香。守望這千余畝麥田的不是農民,而是科技范兒十足的農業設備。地上,鋪設了土壤墑情監測儀、植物病菌孢子捕捉儀、互聯網苗情監測設備等一系列智慧設施,可實時監測土壤溫度濕度、自動采集孢子以及花粉塵粒、自動巡檢監測農作物長勢等,方便科學管理農事作業。地下,還鋪設了地埋式伸縮噴灌設施,實現了水肥一體化智能灌溉,而這一切,只需要一部小小的手機就可以操作了。“最大的優勢是節省人工,一個人一天可以灌溉2000畝地。”辛木村黨支部副書記裴立河說。
“手機已成為新農具。”北京愛科農科技有限公司(簡稱“愛科農”)副總裁史建廷一邊打開“愛耕耘”APP,一邊向記者演示如何操作手機精準施肥補肥,提升地力。“以種玉米為例的話,一畝地需要的水量,播種時候給多少,苗期給多少,拔尖時候給多少,后期又給多少,每次要配多少水、多少肥,智慧云平臺都會對監測到的各種數據進行分析,并提供澆水施肥等管控建議。在施肥的過程中,老百姓一般底肥100斤、追肥100斤,而愛科農底肥70斤、追肥70斤,少量多次,這樣就會非常精準,不僅肥料有節省,產量還有提升。”
“截至目前,保定市已建成的高標準農田面積達到了540萬畝,占全市永久基本農田的79%。”保定市農業農村局副局長黃亮表示,通過全市整區域推進高標準農田建設,農田基礎設施水平得到了顯著提升,用水量減少了20%至30%,化肥和農藥的施用量也分別減少了10%和20%。此外,項目區畝均糧食增產約100公斤,農民畝均增加收入約500元,生活水平得到了實質性提升。
打造高標準農田新樣板,僅是保定持續推進農業現代化發展的一個實踐探索。黃亮介紹,近年來,保定大力實施設施農業突破行動,目前,設施農業種植面積達到60.2萬畝,比2020年翻了一番,增量全省領先;先后建成45個規模基地、32個示范場景,產量突破210萬噸,一批高標準智能溫室、植物工廠、裝配式高效日光溫室紛紛落地,設施棚室環境監測及調控能力、智能化管控能力及單位面積產能顯著提升,設施作物新優品種率達到100%。
作為現代農業的重要生產方式,設施農業集成農業技術、裝備、管理等諸多先進要素,不僅能夠提高農業生產效率、有效抵抗和防范自然災害對農作物的損壞,還可以發揮反季節生產栽培優勢,提供特色鮮明、豐富多樣的農產品,保障農產品穩定供給。
河北智圖農業科技有限公司(簡稱“智圖農業”)正是這樣一家以設施蔬菜、水果種植為主的高新技術農業產業化龍頭企業。走進智圖農業現代農業示范區,記者在一間智能溫室內看見一串串紅色、黃色、紫色的小番茄掛在一排排豎立的支架上,玲瓏飽滿,十分誘人。
這間裝配式高效節能日光溫室是智圖農業與河北農業大學合作的自主研發成果。河北農業大學教授孫建設介紹,智能玻璃溫室采用立體栽培技術,節省空間的同時還實現了“站著種地”。玻璃墻上的濕簾系統與溫室另一端的風機系統配合使用,夏季還能起到降溫加濕的效果。“有個一周左右我們就拉秧了,休息兩個月后就再補一次秧。理論上講,小番茄可以連續幾年生長。但秧子長了兩三年后,小番茄結果能力會下降。此外,在這段供應季節期間,農產品相對豐富,小番茄并不稀缺,價格也沒有太高。避開這段生產,反而能夠降低成本,提高效益。”孫建設說。
目前,園區正在進行數字智能系統升級改造中。“發展農業新質生產力,便是利用高新技術加持,實現傳統農業的提檔升級。”孫建設表示,農業越復雜,技術難度越大,就越容易產生“把式”。“把式”能夠不斷地從失敗當中總結經驗,經驗豐富。應用攝像頭、溫度感應、風力感應、濕度感應、光照感應等現代感知系統,便是將“把式”的經驗沉淀為海量數據,飼喂和訓練模型,并通過算力,提供智慧農業解決方案。

新能源電力成果“落地生金”
多光譜成像和旋翼飛行器輸電線路巡檢系統,攻克了多光譜檢測診斷、無人機自主巡檢和直升機帶電檢修系列技術難題,整體達到了國際領先水平;大型充油設備全自動油樣取油機器人,取油過程流程化、標準化,能夠提高運維質效,保障大型充油設備異常診斷分析的時效性和安全性;旋轉潮流控制器(RPFC)具有控制方式靈活、調節精度高和可靠性強等優勢,可有效解決有源配電網線路潮流不均衡及配電網區間聯絡線的潮流越限問題,具有較好的應用前景。
在華北電力大學的新能源電力系統國家重點實驗室,多項新能源電力系統科技創新成果正在有效轉化落地,助推能源行業綠色低碳轉型。
“電力系統有三大部分,分別是負責發電的電源、負責傳輸分配的電網和消耗電能的負荷。因為電能并不能大量存儲,所以發電和用電必須實時進行。”華北電力大學教授王飛表示,在“3060”碳達峰碳中和目標下,電源結構將會從煤電主導逐漸向新能源主導轉變。實現能源的低碳轉型,新型電力系統的構建是核心。“在火電等常規電源可控的前提下,電網調度僅需要考慮荷側隨機性,平衡依靠‘源隨荷動’原則。但高比例的新能源使得源側波動性大幅上升,發用電實時平衡難度激增。”
為了準確預測新能源發電,支撐電網調度運行,在光伏功率預測方面,王飛教授團隊提出了“空-天-地-網”四位一體的新型光伏功率預測技術體系,揭示了不同類型天空云團的運動規律及其生消、形變演化機理,破解了分鐘級快速波動與非平穩轉折性天氣下的光伏功率準確預測難題;在風電功率預測方面,創建了“點-線-面-體”四維延拓的新型風電功率預測技術體系,揭示了復雜地形地貌下“地形-氣流”強耦合驅動生成復雜多變風形態的內在機理,攻克了常態/非常態/極端態風資源特征與規律性/突變性風形態環境下的風電功率準確預測難題。
這些科研成果的應用,不僅可以提升電網的新能源消納能力,還能提升新能源場站的運營效益。“以新疆為例,2021年至2023年期間,累計減少風光棄電量41.75億千瓦時,節約標煤122.79萬噸、減少二氧化碳排放343.81萬噸,電網消納新能源能力得到有效提升。”王飛說。
華北電力大學副教授劉賀晨及其團隊則專注于電力設備的環保化。據介紹,環氧樹脂在電力系統中應用廣泛,具有良好的絕緣性能、力學性能以及熱學穩定性,可以保證電力設備的可靠運行。但是,環氧樹脂老化或者受損之后的回收利用是一個非常大的難題,很多是以填埋或者焚燒的形式進行回收,這產生了較大環境負擔以及資源浪費。為解決這一難題,該團隊研制出了可降解的環氧樹脂,應用于變壓器、絕緣子、風機葉片等設備。劉賀晨告訴記者,“設備‘退役’后,通過物理回收、生物降解或化學降解等方式,能夠實現環氧樹脂及其復合材料的高效回收利用。例如,利用溫和高效的降解溶劑可實現復合絕緣芯棒的高效降解,回收芯棒內部纖維,再利用這些纖維作為增強材料制備工程塑料,二次應用于汽車、建筑和電器等領域中,真正實現環境保護和資源再利用的雙重目的”。
制造產業“含綠量”高
在河北智同生物制藥股份有限公司(簡稱“智同生物”)凍干粉針生產線,“原料藥從洗瓶、烘干滅菌、灌裝、凍干到包裝實現了全流程自動化生產,由PLC實現自動化控制”。智同生物副總經理張電追介紹,洗好的瓶子在烘箱完成滅菌除熱源后,進入灌裝環節,所有模具的更換都是通過手套箱去操作。灌裝完成之后,由全自動的機器人收掉瓶子,自動對準凍干機的小門,用機械手把物料自動送到凍干箱。在凍干環節,電腦按照設定好的工藝流程自動運行,物料在超低溫下速凍成塊,再升華干燥生成最終的凍干粉。在包裝環節,使用激光噴碼打印出生產日期、有效期及批號標簽,然后把標簽貼在凍好的藥瓶上,完成自動包裝。此外,還會對藥品建一個“身份證”,這個“身份證”與國家藥監局的監管碼庫相關聯,從生產到銷售到流通整個環節都可以追溯生產者、包裝者等信息,確保用藥安全。
凍干粉針生產線車間凈化級別是制藥企業最高的,符合國家GMP標準的A級區,潔凈度等級為動態百級。為確保車間的無菌環境,空調系統設置了多道過濾。張電追表示,“車間內部使用的是H14高效過濾器,而且,我們對每一臺高效過濾器的泄漏率有要求標準,必須經過完整性檢測達標,才可以投入使用”。
此外,智同生物還發明和應用了一批具有自主知識產權的國際領先設備。“我們引進了一流工藝設備,有好多是從日本原裝進口的,從設計到安裝再到運行的每個環節,都是要符合我們的定制化需求。”張電追說。
智同生物的智能制藥,只是保定眾多制造企業探索綠色發展的一個縮影。奧潤順達集團(簡稱“奧潤順達”)長期根植于節能門窗與綠色節能建筑的研究與應用,秉承“讓建筑更節能,讓生活更美好”的愿景目標,經過近40年的發展,已成為綠色健康建筑全生命周期系統集成企業。
建筑領域是能源消耗和二氧化碳排放大戶。應用綠色節能的新技術、新產品、新工藝,大力發展節能低碳建筑是建筑業綠色升級的重要方向。《“十四五”建筑節能與綠色建筑發展規劃》明確提出,到2025年,完成既有建筑節能改造面積3.5億平方米以上,建設超低能耗、近零能耗建筑0.5億平方米以上。

被動式超低能耗建筑起源于德國,是一種高度節能的建筑,不需要使用傳統建筑的供暖及空調設施,就能達到舒適居住體驗。不過,歐洲的被動房技術并不符合我國特殊的氣候環境因素。2000年,奧潤順達引進被動房技術后,通過與國內外科研機構、高校合作,圍繞建筑物理與熱工性能、機電系統、新風系統、熱交換系統、智能控制系統等技術,研發出符合我國不同地區自然氣候特點的被動房,并將其升級為綠色健康建筑。
綠色健康建筑通過被動窗系統、被動門系統、環境一體機系統、保溫系統、遮陽系統、密封系統,以及三位一體的運營保障體系,節能率達90%以上,徹底實現冬天不用暖氣,夏天不用空調,分戶精準控制。“這個房子260平(方米),今天的能耗就只有13.25度電。”在奧潤順達的一間綠色健康建筑示范樣板房,奧潤順達副總經理王柱坤告訴記者,環境一體機是房子節能的關鍵,被稱為是被動房的心臟。這款奧潤順達自主研發的環境一體機,能耗是空調的1/5,卻具有制冷制熱、新風、熱回收、除甲醛等6項功能。此外,建筑鋼筋混凝土墻體主結構外面還加裝了兩層厚厚的保溫材料——石墨聚苯板,這相當于給建筑穿了個棉襖,充分阻隔了冷熱交換,降低了外部環境對室溫的影響。
近年來,奧潤順達不斷加大技術研發創新,在被動房基礎上還增加健康與智慧元素,將綠色健康建筑最初的節能型,升級為五恒型、兩康型、智慧型等產品體系,并向更高的第五代航空型建筑快速邁進,滿足不同人群對高品質居住環境的需求。
循“新”出發,向“綠”而行。保定牢牢扭住科技創新這個“牛鼻子”,因地制宜,堅持以高端化智能化綠色化引領產業轉型升級,加速匯聚新質生產力,推進綠色低碳循環體系建設,奮力打造現代化品質生活之城、京津冀世界級城市群中的制造強市。