從北京城區出發，沿京承高速一路向北，行進至昌平，北六環以南，即是規劃用地170.6平方公里的未來科學城。位於東區的“能源谷”是未來科學城兩谷一園創新佈局的重要組成部分，建設具有國際影響力的“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全球能源轉型高層論壇將在未來科學城能源谷舉辦。根據前期公佈的消息，本屆論壇在前三屆籌備經驗基礎上，再次全面升級，將實現4個“首次”，即首次邀請到諾貝爾獎獲得者參會；首次邀請包括能源領域龍頭央企在內的未來科學城全部入駐央企參加論壇；首次組織北京市能源創新成果主題展覽；首次面向企業和社會公眾開放參觀。
為何能源谷會成為全球能源轉型高層論壇的最佳區域？央企鏈主有何帶動作用？能源谷的“家底兒”到底有多厚？近期，新京報記者走進能源谷做了實地探訪。
昌平未來科學城能源谷。昌平區供圖
黑色金子也可以成為清潔能源
新京報記者獲悉，昌平區“未來科技城”始建於2009年，後期隨北京城市總體規劃的提出，2017年正式更名為“未來科學城”，形成由能源谷、生命谷、沙河高教園組成的“兩谷一園”創新發展格局。截至2021年年底，未來科學城東區“能源谷”已入駐16家央企下屬的各類研究院、科技型企業和產業化公司163家。
北京低碳清潔能源研究院（以下簡稱“低碳院”）是未來科學城第一家入駐單位。低碳院黨委委員、副院長鬍道成介紹，低碳院2009年成立，2011年入駐未來科學城，至今已是第十二年。多年以來，低碳院承擔了氫能、煤化工、智慧能源等領域的15項國家重點研發計劃項目、2項1025專項、35項地方政府項目和169項國家能源集團重點攻關項目。
在低碳院聚焦技術領域中，煤的清潔轉換利用和煤基功能材料的相關技術當為其聚焦領域中的“C位”。煤炭開採水資源保護與利用國家重點實驗室、國家能源煤炭清潔轉換利用技術研發中心等重點科研平台正位於低碳院內，也由此誕生了眾多轉化成果。在低碳院成果展示區內，煤中提煉出的硅、樹脂，甚至是可作為食用油的白油，總能在短時間內吸引住參觀者的目光。
事實上，煤不僅僅是燃料，也是重要的資源與材料。新京報記者從低碳院獲悉，我國能源稟賦富煤缺油少氣，發展煤間接液化等技術，合成出超潔淨燃料，對解決我國石油資源短缺、降低對外依存度、應對國際封鎖，提升國家能源安全保障能力具有重大戰略和現實意義。而隨着清潔轉化利用技術成果的出現，也就意味着，即便未來一段時間，我國以煤炭為主體的能源結構不會發生根本性變化，仍然通過煤炭清潔高效利用和轉化，實現降碳目的。
世界最大碳捕集項目由我國央企建設
2020年，我國提出力爭2030年前二氧化碳排放達到峯值，努力爭取2060年前實現碳中和，這也就是我們當下常説的“雙碳”目標。所謂碳中和，即是碳的排放量和吸收量達到平衡狀態，而達到碳中和，除了依靠自然生態系統吸收二氧化碳，人為的技術工程同樣至關重要。
在技術方面，二氧化碳捕集利用與封存技術在全球範圍內被給予厚望。在業內的專家學者看來，它是實現碳中和的重要技術，也被稱之為實現減排目標的“最後一公里”。
中國工程院院士，中國華能黨組書記、董事長舒印彪曾指出，未來實現化石能源的零碳排放，二氧化碳捕集利用與封存將提供可觀的減排貢獻，發揮不可替代的重要作用。
實際上，在二氧化碳捕集領域，華能集團也是中國最早開展碳捕集技術研發和工程示範的單位之一。入駐未來科學城能源谷的華能清潔能源研究院，創建了具有完全自主知識產權的二氧化碳捕集技術理論和成套技術體系，研製出中國首座燃煤電廠3000噸/年二氧化碳捕集系統、世界首座且是當時世界最大的燃煤電廠12萬噸/年二氧化碳捕集裝置等等，填補了國內外多項空白。在利用領域，開發了具有華能自主知識產權的二氧化碳制甲醇技術、二氧化碳制甲烷技術和甲醇制丙烯技術，研製了配套催化劑技術和關鍵工藝設備。在二氧化碳封存領域，也做了持續的攻關和探索。
全國勞動模範、華能清潔能源研究院副總工程師郜時旺介紹，未來3年內，華能將在甘肅省建成世界上最大的燃煤電廠150萬噸/年二氧化碳捕集與封存全流程示範項目。
柔性交直流輸電技術實現國際引領
據公開數據顯示，在過去的20年中，我國碳排放量增長迅速，以2020年為例，我國碳排放佔全球碳排放比重超過30%。在未來不到20年時間內實現碳達峯、到2060實現碳中和，也就意味着我國減碳強度遠高於其他國家。
“目前能源行業碳排放佔全國碳排放總量的80%以上，電力行業碳排放在能源行業中的佔比超過40%。所以説實現‘雙碳’目標，能源是主戰場，電力是主力軍。”第一批入駐未來科學城的國網智能電網研究院（以下簡稱“智研院”），就是以新型電力系統基礎共性、戰略性、前沿性技術為重點研究對象，智研院副院長、黨委委員高崑崙介紹，能源轉型過程中，電力系統也正經歷着變革與挑戰。
電力減碳，關鍵是要大力發展風能、太陽能等新能源以代替傳統化石能源發電，構建以新能源為主體的新型電力系統。而靠天吃飯的新能源與生俱來的間歇性、波動性、隨機性，給電力系統的電力電量平衡與安全穩定運行帶來巨大的挑戰。傳統電網可以通過少數可控的水電、火電機組跟隨負荷的波動實現平衡，而在向新型電力系統演進過程中大規模隨機波動的新能源如何與負荷進行協調控制？“這就都需要通過科技創新來實現，顛覆性的技術會改變新型電力系統的路徑。”高崑崙説。
這樣的改變已經發生。距離北京200餘公里外，張家口張北縣可再生能源豐富，風機光伏裝機容量很大，但傳統的交流電技術無法平抑新能源的波動。2020年，智研院原創性提出並研製出柔性變電站，在張家口建成世界首個綜合示範工程，打造了交直流混合配電網的典型能量樞紐，也讓今年的北京冬奧會實現了百分百的清潔能源供電。而在至此之後的每一年，來自張北的風光，將向北京電網輸送140億千瓦的清潔能源，解決北京全年約十分之一的用電需求。
當下，這項柔性交直流技術已實現國際引領。技術在國內的成功應用，也為它走出國門打下基礎。今年2月，智研院中標海外海上風電柔性直流輸電工程，在業務上實現了海外承包工程，這也標誌着國家電網具有自主知識產權的柔性直流輸電技術和相關的高端電氣設備，具備了國際領先的核心競爭力。
在未來 數字技術將助力能源變革
在實現雙碳目標的過程裏，除了關注傳統能源的利用、當下減碳技術的應用，能源谷中的央企當然也會關注能源體系的“明天”——數字化賦能將讓低碳的能源系統擁有更多智慧屬性。
於2015年9月由原中國電力投資集團公司、國家核電技術有限公司兩大央企所屬5家科研機構合併組建的國家電投集團科學技術研究院，定位為國家電投集團的先進能源技術創新平台、創新創業與產業孵化平台、科技創新戰略與管理支持平台，是國家電投科技創新體系的先導層。探索出的C-HJT電池、鐵-鉻液流電池、永磁變速機等技術，已具備產業推廣條件，實現創新技術成果轉化落地的“新價值”。而與此同時，打好“未來牌”，提供“新功能”也是研究院重點科研項目的方向。
什麼是能源系統的未來？在國家電投集團中央研究院董事長、黨委書記範霽紅看來，未來的能源系統將分佈式和集中式轉變為雙向協同的形式。這意味着能源供應者和能源使用者之間的協同會更加及時，方式更加多樣化，也意味着能源使用者也可以變成能源供應者。
數字技術將支撐這個目標的實現。“能源革命核心是可再生能源和數字化技術的大規模應用。”範霽紅介紹，數字技術將為間歇性、波動性的新能源，實現智慧化調度，並在市場端引導消費者、用户優化選擇用能時段。它可以讓資源配置更加高效，也會在一定程度上降低能源技術的成本。數字技術會在驅動能源流、電力流、信息流深度融合的過程中，扮演着越來越重要的角色。
國電投中央研究院在數字化領域已有佈局，2021年聯合能源央企、國家部屬機構及北京市能源國企，成立北京能源工業互聯網研究院，深入推進北京市打造全球數字經濟標杆城市。在這裏，將打造具有國際競爭力的能源數字科技創新、成果轉化和投資孵化體系，培育能源數字產業創新生態，踐行“能源革命”，保障國家能源安全。
能源谷：搶佔能源領域國際科技高地
新京報記者從未來科學城管委會獲悉，目前，未來科學城已經成為北京十大高精尖產業先進能源細分領域核心承載區，正在快速搶佔能源領域國際科技高地。
就“能源谷”建設進展而言，該區域集中入駐了國網智能電網研究院等74家高端研發機構和科技型企業，集聚了萬餘名能源領域科研人才，累計建成了46個國家級和北京市重點實驗室、工程技術中心，設有7個院士工作站，是全國能源創新要素最集中富集的區域之一。
自2019年以來，“能源谷”聚焦“雙碳”戰略，開展“卡脖子”關鍵技術攻關，積極佈局前沿技術和顛覆性技術，相繼承擔了能源工業互聯網、智能電網、大飛機等一批國家重大專項，湧現出特高壓直流輸電技術、4500伏IGBT電力電子器件等自主創新成果，累計有效專利擁有量7268件。
截至目前，“能源谷”已累計入駐各類市場主體792家，集中佈局碳中和、碳減排新賽道，形成了科技研發、技術服務、成果轉化全週期創新鏈條。2021年，能源產業收入突破2400億元。
此外，“能源谷”入駐企業還積極開展聯合攻關、協同創新，相繼組建了新型電力系統技術創新聯盟等實體化運作社會組織和企業創新聯合體，成功獲批國家首批儲能技術產教融合創新平台。以氫能燃料電池等若干領域為試點示範，持續優化“龍頭企業＋中小創新企業＋公共服務平台＋高校”格局。
當前和今後一個時期，未來科學城將繼續圍繞集聚一流企業、一流研發機構、一流科技人才，依託“能源谷”核心區現有研發創新資源集聚基礎，形成一批國內一流、國際領先的技術創新成果，構建高精尖經濟結構，助力北京高質量發展，為首都生態環境質量改善，塑造注重綠色發展、可持續發展的城市新形象，打造全球“綠色城市”提供有力支撐。
新京報記者 田傑雄
編輯 唐崢 校對 柳寶慶