从北京城区出发，沿京承高速一路向北，行进至昌平，北六环以南，即是规划用地170.6平方公里的未来科学城。位于东区的“能源谷”是未来科学城两谷一园创新布局的重要组成部分，建设具有国际影响力的“能源谷”也是北京市委、市政府的重要部署。
9月17日-9月18日，2022全球能源转型高层论坛将在未来科学城能源谷举办。根据前期公布的消息，本届论坛在前三届筹备经验基础上，再次全面升级，将实现4个“首次”，即首次邀请到诺贝尔奖获得者参会；首次邀请包括能源领域龙头央企在内的未来科学城全部入驻央企参加论坛；首次组织北京市能源创新成果主题展览；首次面向企业和社会公众开放参观。
为何能源谷会成为全球能源转型高层论坛的最佳区域？央企链主有何带动作用？能源谷的“家底儿”到底有多厚？近期，新京报记者走进能源谷做了实地探访。
昌平未来科学城能源谷。昌平区供图
黑色金子也可以成为清洁能源
新京报记者获悉，昌平区“未来科技城”始建于2009年，后期随北京城市总体规划的提出，2017年正式更名为“未来科学城”，形成由能源谷、生命谷、沙河高教园组成的“两谷一园”创新发展格局。截至2021年年底，未来科学城东区“能源谷”已入驻16家央企下属的各类研究院、科技型企业和产业化公司163家。
北京低碳清洁能源研究院（以下简称“低碳院”）是未来科学城第一家入驻单位。低碳院党委委员、副院长胡道成介绍，低碳院2009年成立，2011年入驻未来科学城，至今已是第十二年。多年以来，低碳院承担了氢能、煤化工、智慧能源等领域的15项国家重点研发计划项目、2项1025专项、35项地方政府项目和169项国家能源集团重点攻关项目。
在低碳院聚焦技术领域中，煤的清洁转换利用和煤基功能材料的相关技术当为其聚焦领域中的“C位”。煤炭开采水资源保护与利用国家重点实验室、国家能源煤炭清洁转换利用技术研发中心等重点科研平台正位于低碳院内，也由此诞生了众多转化成果。在低碳院成果展示区内，煤中提炼出的硅、树脂，甚至是可作为食用油的白油，总能在短时间内吸引住参观者的目光。
事实上，煤不仅仅是燃料，也是重要的资源与材料。新京报记者从低碳院获悉，我国能源禀赋富煤缺油少气，发展煤间接液化等技术，合成出超洁净燃料，对解决我国石油资源短缺、降低对外依存度、应对国际封锁，提升国家能源安全保障能力具有重大战略和现实意义。而随着清洁转化利用技术成果的出现，也就意味着，即便未来一段时间，我国以煤炭为主体的能源结构不会发生根本性变化，仍然通过煤炭清洁高效利用和转化，实现降碳目的。
世界最大碳捕集项目由我国央企建设
2020年，我国提出力争2030年前二氧化碳排放达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和，这也就是我们当下常说的“双碳”目标。所谓碳中和，即是碳的排放量和吸收量达到平衡状态，而达到碳中和，除了依靠自然生态系统吸收二氧化碳，人为的技术工程同样至关重要。
在技术方面，二氧化碳捕集利用与封存技术在全球范围内被给予厚望。在业内的专家学者看来，它是实现碳中和的重要技术，也被称之为实现减排目标的“最后一公里”。
中国工程院院士，中国华能党组书记、董事长舒印彪曾指出，未来实现化石能源的零碳排放，二氧化碳捕集利用与封存将提供可观的减排贡献，发挥不可替代的重要作用。
实际上，在二氧化碳捕集领域，华能集团也是中国最早开展碳捕集技术研发和工程示范的单位之一。入驻未来科学城能源谷的华能清洁能源研究院，创建了具有完全自主知识产权的二氧化碳捕集技术理论和成套技术体系，研制出中国首座燃煤电厂3000吨/年二氧化碳捕集系统、世界首座且是当时世界最大的燃煤电厂12万吨/年二氧化碳捕集装置等等，填补了国内外多项空白。在利用领域，开发了具有华能自主知识产权的二氧化碳制甲醇技术、二氧化碳制甲烷技术和甲醇制丙烯技术，研制了配套催化剂技术和关键工艺设备。在二氧化碳封存领域，也做了持续的攻关和探索。
全国劳动模范、华能清洁能源研究院副总工程师郜时旺介绍，未来3年内，华能将在甘肃省建成世界上最大的燃煤电厂150万吨/年二氧化碳捕集与封存全流程示范项目。
柔性交直流输电技术实现国际引领
据公开数据显示，在过去的20年中，我国碳排放量增长迅速，以2020年为例，我国碳排放占全球碳排放比重超过30%。在未来不到20年时间内实现碳达峰、到2060实现碳中和，也就意味着我国减碳强度远高于其他国家。
“目前能源行业碳排放占全国碳排放总量的80%以上，电力行业碳排放在能源行业中的占比超过40%。所以说实现‘双碳’目标，能源是主战场，电力是主力军。”第一批入驻未来科学城的国网智能电网研究院（以下简称“智研院”），就是以新型电力系统基础共性、战略性、前沿性技术为重点研究对象，智研院副院长、党委委员高昆仑介绍，能源转型过程中，电力系统也正经历着变革与挑战。
电力减碳，关键是要大力发展风能、太阳能等新能源以代替传统化石能源发电，构建以新能源为主体的新型电力系统。而靠天吃饭的新能源与生俱来的间歇性、波动性、随机性，给电力系统的电力电量平衡与安全稳定运行带来巨大的挑战。传统电网可以通过少数可控的水电、火电机组跟随负荷的波动实现平衡，而在向新型电力系统演进过程中大规模随机波动的新能源如何与负荷进行协调控制？“这就都需要通过科技创新来实现，颠覆性的技术会改变新型电力系统的路径。”高昆仑说。
这样的改变已经发生。距离北京200余公里外，张家口张北县可再生能源丰富，风机光伏装机容量很大，但传统的交流电技术无法平抑新能源的波动。2020年，智研院原创性提出并研制出柔性变电站，在张家口建成世界首个综合示范工程，打造了交直流混合配电网的典型能量枢纽，也让今年的北京冬奥会实现了百分百的清洁能源供电。而在至此之后的每一年，来自张北的风光，将向北京电网输送140亿千瓦的清洁能源，解决北京全年约十分之一的用电需求。
当下，这项柔性交直流技术已实现国际引领。技术在国内的成功应用，也为它走出国门打下基础。今年2月，智研院中标海外海上风电柔性直流输电工程，在业务上实现了海外承包工程，这也标志着国家电网具有自主知识产权的柔性直流输电技术和相关的高端电气设备，具备了国际领先的核心竞争力。
在未来 数字技术将助力能源变革
在实现双碳目标的过程里，除了关注传统能源的利用、当下减碳技术的应用，能源谷中的央企当然也会关注能源体系的“明天”——数字化赋能将让低碳的能源系统拥有更多智慧属性。
于2015年9月由原中国电力投资集团公司、国家核电技术有限公司两大央企所属5家科研机构合并组建的国家电投集团科学技术研究院，定位为国家电投集团的先进能源技术创新平台、创新创业与产业孵化平台、科技创新战略与管理支持平台，是国家电投科技创新体系的先导层。探索出的C-HJT电池、铁-铬液流电池、永磁变速机等技术，已具备产业推广条件，实现创新技术成果转化落地的“新价值”。而与此同时，打好“未来牌”，提供“新功能”也是研究院重点科研项目的方向。
什么是能源系统的未来？在国家电投集团中央研究院董事长、党委书记范霁红看来，未来的能源系统将分布式和集中式转变为双向协同的形式。这意味着能源供应者和能源使用者之间的协同会更加及时，方式更加多样化，也意味着能源使用者也可以变成能源供应者。
数字技术将支撑这个目标的实现。“能源革命核心是可再生能源和数字化技术的大规模应用。”范霁红介绍，数字技术将为间歇性、波动性的新能源，实现智慧化调度，并在市场端引导消费者、用户优化选择用能时段。它可以让资源配置更加高效，也会在一定程度上降低能源技术的成本。数字技术会在驱动能源流、电力流、信息流深度融合的过程中，扮演着越来越重要的角色。
国电投中央研究院在数字化领域已有布局，2021年联合能源央企、国家部属机构及北京市能源国企，成立北京能源工业互联网研究院，深入推进北京市打造全球数字经济标杆城市。在这里，将打造具有国际竞争力的能源数字科技创新、成果转化和投资孵化体系，培育能源数字产业创新生态，践行“能源革命”，保障国家能源安全。
能源谷：抢占能源领域国际科技高地
新京报记者从未来科学城管委会获悉，目前，未来科学城已经成为北京十大高精尖产业先进能源细分领域核心承载区，正在快速抢占能源领域国际科技高地。
就“能源谷”建设进展而言，该区域集中入驻了国网智能电网研究院等74家高端研发机构和科技型企业，集聚了万余名能源领域科研人才，累计建成了46个国家级和北京市重点实验室、工程技术中心，设有7个院士工作站，是全国能源创新要素最集中富集的区域之一。
自2019年以来，“能源谷”聚焦“双碳”战略，开展“卡脖子”关键技术攻关，积极布局前沿技术和颠覆性技术，相继承担了能源工业互联网、智能电网、大飞机等一批国家重大专项，涌现出特高压直流输电技术、4500伏IGBT电力电子器件等自主创新成果，累计有效专利拥有量7268件。
截至目前，“能源谷”已累计入驻各类市场主体792家，集中布局碳中和、碳减排新赛道，形成了科技研发、技术服务、成果转化全周期创新链条。2021年，能源产业收入突破2400亿元。
此外，“能源谷”入驻企业还积极开展联合攻关、协同创新，相继组建了新型电力系统技术创新联盟等实体化运作社会组织和企业创新联合体，成功获批国家首批储能技术产教融合创新平台。以氢能燃料电池等若干领域为试点示范，持续优化“龙头企业＋中小创新企业＋公共服务平台＋高校”格局。
当前和今后一个时期，未来科学城将继续围绕集聚一流企业、一流研发机构、一流科技人才，依托“能源谷”核心区现有研发创新资源集聚基础，形成一批国内一流、国际领先的技术创新成果，构建高精尖经济结构，助力北京高质量发展，为首都生态环境质量改善，塑造注重绿色发展、可持续发展的城市新形象，打造全球“绿色城市”提供有力支撑。
新京报记者 田杰雄
编辑 唐峥 校对 柳宝庆