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牛东圣:在新能源版图上刻下中国储能新坐标 |
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清晨的第一缕阳光掠过青海共和光热电站3万面定日镜,陕北高原深处的地下储气库悄然积蓄能量,他用潜心钻研的储能密钥,在光与地的交响中架起能量转换的桥梁。 他就是这些超级工程的“储能规划师”——牛东圣。这位37岁的清华博士,用十年时间将论文写在祖国能源革命的脉络上,在世界新能源版图上刻下源自中国的创新坐标。 从2015年走出校门开始,牛东圣就一头扎进了“储能”研究中。办公室长夜孤灯下推演公式的演算纸堆成小山,他在光斑聚焦的毫厘偏差间追索完美弧线,于数据沙海里淘炼出熔盐储热系统架构,不断攻克光热发电及新型储能等“急难险重”技术问题。在国家“双碳”目标的宏大叙事中,书写着属于中国工程师的硬核答卷。 技术突围 引领光热发电新突破 2019年9月19日,对牛东圣而言,是一个值得铭记的日子。这一天,他深度参与的青海共和50兆瓦熔盐塔式光热电站成功并网。控制室大屏跳动的数字见证历史:这座配备3万面定日镜的"人造太阳",吸热器中心标高210米,储热时长6小时,汽轮机选用超高压、一次再热、双缸双转速、直接空冷凝汽式汽轮机。光热电站的成功投运,开启了光电领域的新赛道。 鲜为人知的是,从全面开工到并网发电,这个项目建设仅用了530余天。在这座被誉为“万镜追日”的超级工程背后,牛东圣带领团队攻克三大行业难题,以创新技术重塑光热发电范式。作为项目的核心设计人员,牛东圣接过标着“国家首批光热示范工程”的红头文件时,签字笔在掌心攥出了汗。这是中国第一批商业化塔式光热电站,有多项新技术亟需突破。项目启动会上,他郑重的签下名字,笔尖穿透了图纸。 牛东圣立即转战项目现场,吃住在一线,和团队进行重点攻关突破。白天设计演算,晚上团队讨论,办公桌上的计算机24小时发出轻微的轰鸣声,数十次方案推倒又重来,一次比一次优化。终于,面对种种“卡脖子”问题,他们拿出了“技术突围”的方案。 针对高寒环境下熔盐易凝固的世界性难题,牛东圣提出了熔盐防凝系统设计优化方法、熔盐电伴热及保温系统联合设计方法以及防凝运行优化方案,在有效降低熔盐介质凝固冻堵风险的同时实现了经济性平衡。为了优化光热电站的运行,牛东圣和团队还开发了塔式光热电站性能评估和预测仿真软件平台,首次探索将“数字孪生”技术应用在塔式熔盐光热电站项目的全生命周期中,为熔盐塔式光热电站的设计、调试、运行及提质增效提供了优化平台,构建了熔盐塔式光热发电系统集成技术体系。“简单来说,相当于给电站装上了‘预知未来’的数字大脑。”牛东圣解释,从设计阶段的热力仿真,到运行时的故障预警,每个设备都有了数据分身。最终,通过技术整合,青海共和光热电站运行策略不断优化,单日最大发电量达90.82万千瓦时,相当于一个普通四口之家使用大约270年,突破了历史最高纪录。 荆棘丛生的奋斗路上充满挑战,同样也收获希望。牛东圣的系列创新成果,不仅赢得了业界的广泛认可,也为他带来了陕西省科学技术进步一等奖、中国可再生能源学会科学技术进步一等奖、电力行业优秀工程设计奖一等奖等多项荣誉。 硬核攻坚 探索压气储能“陕西样板” 2021年,新型储能技术日新月异,蓬勃发展。面对这一趋势,牛东圣主动承担起西北院压缩空气储能及多元储能业务的技术创新与工程探索重任。 他锚定压缩空气储能技术制高点,主持省级科研基金项目《大规模先进压缩空气储能系统匹配优化设计技术研究》,为大规模压缩空气储能系统方案优化探明方向;同时建立了包含多种电源及储能技术类型、适用于复杂系统且易于求解的多能源耦合综合利用系统模型,为“新能源+多元储能”源网荷储一体化系统规划配置与运行优化提供有力支撑。 实践步履不停。2023年3月,牛东圣团队在延安安塞开辟出新战场——他牵头负责的陕西延安安塞700兆瓦/2800兆瓦时压缩空气储能电站可行性研究项目成功中标。项目地下储气库设计容积约为70万立方米,相当于约280个标准奥运会游泳池的总容积。这是当时国内规划装机规模最大的同类项目,也是陕西省首个压缩空气储能项目。 陕北地区岩性条件相对较差、地形地貌复杂,而压缩空气储能项目的电/电转换效率要求高,同样对地下储气库的稳定性、密闭性、耐久性都有极高要求。面对挑战,牛东圣和团队在艰苦的施工条件里开展了五大专项攻关,无数个挑灯夜战下,终于攻克了百兆瓦级压缩空气储能系统集成优化技术及陕北地区软岩条件下地下储气库勘察设计技术等关键突破。打造出了特殊条件下,大规模压缩储能项目技术突围的“陕西样板”。“这可以理解为超大号充电宝,把空气压缩后通过地下储气库存起来,需要用电时再释放压缩空气发电。而陕北地区地下岩石较为松软,我们专门研究了如何在这种地质下安全建设地下仓库,用来存储压缩空气,保证不塌不漏。”牛东圣打了一个生动的比方。 创新生态 打造储能领域“黄埔军校” 在中国电建太阳能热发电工程研究中心,牛东圣不仅是核心骨干,更是团队建设和创新的引领者。他始终致力于提升团队整体能力,将目光聚焦于团队整体能力的提升与示范引领作用的发挥,构建起了独特的“创新反应堆”,打造出了储能领域的“黄埔军校”。 牛东圣团队汇聚了众多高学历人才,其中包括5名博士和35名硕士,是中国科协太阳能热发电及综合利用决策咨询专家团队及陕西省科技厅秦创原“科学家+工程师”队伍建设团队的核心力量,多次荣获优秀创新工作室、先进团队等荣誉。 团队承担国家级、省部级、集团级等多项高级别科技项目,科研合同额累计超过1亿元。先后发表高水平学术论文50余篇,申报专利、软著60余项,参与编制国家能源行业标准近20项;10项研究成果获得国际领先/国际先进鉴定评价;获省部级及以上成果奖励30余项。 同时,团队充分发挥技术积累优势,积极抢抓市场机遇。近年来连续中标5项光热EPC项目与多项光热及新型储能可行性研究项目,新增合同额超过50亿元。这些项目的成功实施,不仅为公司带来了经济效益,更为我国能源绿色转型及“碳达峰、碳中和”目标的实现贡献了电建力量。 站在“十五五”新起点,牛东圣的目光投向更远:新型储能技术是加快构建新型电力系统、推动规划建设新型能源体系的重要抓手;创新构建多元协同储能体系,积极探索新的储能技术和应用模式是未来的重点工作方向。“储能技术正在经历从‘伴舞者’到‘领舞者’的角色转变,”牛东圣说,“我们的目标,是让每一缕阳光、每一阵风都成为可调度的战略资源。” ▲牛东圣荣获“2025年度新时代青年先锋”奖 ▲青海共和50兆瓦塔式光热电站项目 ▲陕西延安安塞压缩空气储能电站效果图 |
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