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能源行业的下一个风口在哪里不看后悔一辈子

发布时间:2020-02-10 08:49

 

  计划中列举了未来十五年可能改变能源行业方向的15项技术,包括“非常规油气和深层、深海油气开发技术创新”、“煤炭清洁高效利用技术创新”、“二氧化碳捕集、利用与封存技术创新”、“先进核能技术创新”、“高效太阳能利用技术创新”、“大型风电技术创新”、“氢能与燃料电池技术创新”、“生物质、海洋、地热能利用技术创新”、“高效燃气轮机技术创新”、“先进储能技术创新”、“现代电网关键技术创新”、“能源互联网技术创新”等15项重点任务,细节详见下表。

  当前,新一轮能源技术正在孕育兴起,新的能源科技不断涌现,正在并将持续改变世界能源格局:

  非常规油气勘探开发技术在率先取得突破,页岩气和致密油成为油气储量及产量新增长点,海洋油气勘探开发作业水深记录不断取得突破;

  主要国家均开展了700℃超超临界燃煤发电技术研发工作,整体煤气化000968股吧)联合循环技术、碳捕捉与封存技术、增压富氧燃烧等技术快速发展。

  三代核电技术逐渐成为新建机组主流技术,四代核电技术、小型模块式反应堆、先进核燃料及循环技术研发不断取得突破;

  风电技术发展将深海、高空风能开发提上日程,太阳能电池组件效率不断提高,光热发电技术开始规模化示范,生物质能利用技术多元化发展;

  电网技术与信息技术融合不断深化,电气设备新材料技术得到广泛应用,部分储能技术已实现商业化应用。

  美国发布了《全面能源战略》等战略计划,将“科学与能源”确立为第一战略主题,提出形成从基础研究到最终市场解决方案的完整能源科技创新链条,强调加快发展低碳技术,已陆续出台了提高能效、发展太阳能、四代和小型模块化核能等清洁电力等新计划。

  日本陆续出台了《面向2030年能源创新战略》等战略计划,提出了能源保障、、经济效益和安全并举的方针,继续支持发展核能,推进节能和可再生能源,发展新储能技术,发展整体煤气化联合循环(IGCC)、整体煤气化燃料电池循环等先进煤炭利用技术。

  欧盟制订了《2050能源技术线图》等战略计划,突出可再生能源在能源供应中的主体地位,提出了智能电网、碳捕集与封存、核聚变以及能源效率等方向的发展思,启动了欧洲核聚变联合研究计划。

  一是能源技术创新进入高度活跃期,新兴能源技术正以前所未有的速度加快迭代,对世界能源格局和经济发展将产生重大而深远的影响。

  二是绿色低碳是能源技术创新的主要方向,集中在传统化石能源清洁高效利用、新能源大规模开发利用、核能安全利用、能源互联网和大规模储能以及先进能源装备及关键材料等重点领域。

  三是世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技和产业的突破口,制定各种政策措施抢占发展制高点,增强国家竞争力和保持领先地位。

  近年来,我国能源科技创新能力和技术装备自主化水平显著提升,建设了一批具有国际先进水平的重大能源技术示范工程:

  初步掌握了页岩气、致密油等勘探开发关键装备技术,煤层气实现规模化勘探开发,3000米深水半潜式钻井船等装备实现自主化,复杂地形和难采地区油气勘探开发部分技术达到国际先进水平,千万吨炼油技术达到国际先进水平,大型天然气液化、长输管道电驱压缩机组等成套设备实现自主化;

  煤矿绿色安全开采技术水平进一步提升,大型煤炭气化、液化、热解等煤炭深加工技术已实现产业化,低阶煤分级分质利用正在进行工业化示范;

  超超临界火电技术广泛应用,投运机组数量位居世界首位,大型IGCC、CO2封存工程示范和700℃超超临界燃煤发电技术攻关顺利推进,大型水电、1000kV特高压交流和±800kV特高压直流技术及成套设备达到世界领先水平,智能电网和多种储能技术快速发展;

  基本掌握了AP1000核岛设计技术和关键设备材料制造技术,采用“华龙一号” 自主三代技术的首堆示范项目开工建设,首座高温气冷堆技术商业化核电站示范工程建设进展顺利,核级数字化仪控系统实现自主化;

  陆上风电技术达到世界先进水平,海上风电技术攻关及示范有序推进,光伏发电实现规模化发展,光热发电技术示范进展顺利,纤维素乙醇关键技术取得重要突破。

  虽然我国能源科技水平有了长足进步和显著提高,但与世界能源科技强国和引领能源的要求相比,还有较大的差距:

  一是核心技术缺乏,关键装备及材料依赖进口问题比较突出,三代核电、新能源、页岩气等领域关键技术长期以引进消化吸收为主,燃气轮机及高温材料、海洋油气勘探开发技术装备等长期落后。

  二是产学研结合不够紧密,企业的创新主体地位不够突出,重大能源工程提供的宝贵创新实践机会与能源技术研发结合不够,创新活动与产业需求脱节的现象依然存在。

  三是创新体制机制有待完善,市场在科技创新资源配置中的作用有待加强,知识产权和管理水平有待提高,科技人才培养、管理和激励制度有待改进。

  四是缺少长远谋划和战略布局,目前的能源政策体系尚未把科技创新放在核心,国家层面尚未制定全面部署面向未来的能源领域科技创新战略和技术发展线)我国能源技术战略需求:

  我国能源技术应以国家战略需求为导向,一方面为解决资源保障、结构调整、污染排放、利用效率、应急调峰能力等重大问题提供技术手段和解决方案,另一方面为实现经济社会发展、应对气候变化、质量等多重国家目标提供技术支撑和持续动力。

  我国正处于实现“两个一百年”奋斗目标和中华民族伟大复兴的中国梦的关键阶段,能源需求在很长时期内还将持续增长。这要求通过能源技术创新加快化石能源勘探开发和高效利用,大力发展新能源和可再生能源,构建常规和非常规、化石和非化石、能源和化工以及多种能源形式相互的多元化能源技术体系。

  我国正在建设“蓝天常在、青山常在、绿水常在”的美丽中国,这要求通过能源技术创新,大幅减少能源生产过程污染排放,提供更清洁的能源产品,加强能源伴生资源综合利用,构建清洁、循环的能源技术体系。

  我国对世界承诺,到2030年单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%~65%、非化石能源占一次能源消费比重达到20%左右、二氧化碳排放2030年左右达到峰值并争取早日实现。这要求通过能源技术创新,加快构建绿色、低碳的能源技术体系。

  在可再生领域,要重点发展更高效率、更低成本、更灵活的风能、太阳能利用技术,生物质能、地热能、海洋能利用技术,可再生能源制氢、供热等技术。在核能领域,要重点发展三代、四代核电,先进核燃料及循环利用,小型堆等技术,探索研发可控核聚变技术。在二氧化碳封存利用领域,要重点发展驱油驱气、微藻制油等技术。

  我国能源利用效率总体处于较低水平,这要求通过能源技术创新,提高用能设备设施的效率,增强储能调峰的灵活性和经济性,推进能源技术与信息技术的深度融合,加强整个能源系统的优化集成,实现各种能源资源的最优配置,构建一体化、智能化的能源技术体系。要重点发展分布式能源、电力储能、工业节能、建筑节能、交通节能、智能电网、能源互联网等技术。

  能源技术发展离不开先进材料和装备的支撑。根据重点能源技术需要,重点发展特种金属功能材料、高性能结构材料、特种无机非金属材料、先进复合材料、高温超导材料、石墨烯等关键材料;重点发展非常规油气开采装备、海上能源开发利用平台、大型原油和液化天然气船舶、核岛关键设备、燃气轮机、智能电网用输变电及用户端设备、大功率电力电子器件、大型空分、大型压缩机、特种用途的泵、阀等关键装备。

  到2020年,能源自主创新能力大幅提升,一批关键技术取得重大突破,能源技术装备、关键部件及材料对外依存度显著降低,我国能源产业国际竞争力明显提升,能源技术创新体系初步形成。

  到2030年,建成与国情相适应的完善的能源技术创新体系,能源自主创新能力全面提升,能源技术水平整体达到国际先进水平,支撑我国能源产业与生态协调可持续发展,进入世界能源技术强国行列。

  隐蔽致灾因素智能探测、重大灾害预警、深部矿井灾害防治、重大事故应急救援等关键技术装备研发及应用

  井下采选充一体化、绿色高效充填开采、无煤柱连续开采、保水开采、采动损伤监测与控制、矿区地表修复与重构等关键技术装备

  高效建井和快速掘进、智能化工作面、特殊煤层高回收率开采、煤炭地下气化、煤系共伴生资源综合开发利用等技术,重点煤矿区基本实现工作面无人化,全国采煤机械化程度达到95%以上。

  页岩油气地质理论及勘探技术、油气藏工程、水平井钻完井、压裂技术,钻完井关键装备与材料,煤层气勘探开发技术体系

  深-超深层油气勘探开发关键技术,勘探开发埋深突破8000米领域,形成6000~7000米有效开发成熟技术体系

  深海油气钻采工程技术水平及装备自主建造能力,实现3000米、4000米超深水油气田的自主开发

  煤炭分级分质技术创新,重点研究先进煤气化、大型煤炭热解、焦油和半焦利用、气化热解一体化、气化燃烧一体化等技术,开展3000吨/天及以上

  清洁燃气、超清洁油品、航天和军用特种油品、重要化学品等煤基产品生产新工艺技术,研究高效催化剂体系和先进反应器。

  煤化工与火电、炼油、可再生能源制氢、生物质、燃料电池等相关能源技术的耦合集成,实现能量梯级利用和物质循环利用

  适用于煤化工废水的全循环利用“零排放”技术,加强成本控制和资源化利用,完成大规模工业化示范。

  进一步提高常规煤电参数等级,积极发展新型煤基发电技术,全面提升煤电能效水平;研发污染物一体化脱除等新型技术,不断提高污染控制效率、降低污染控制成本和能耗。

  CO2低能耗、大规模捕集技术,CO2驱油利用与封存技术、CO2驱煤层气与封存技术、CO2驱水利用与封存技术、CO2矿化发电技术CO2化学利用技术、CO2生物利用技,CO2矿物、固定和利用技术,CO2安全可靠封存、监测及运输技术,建设百万吨级CO2捕集利用和封存系统示范工程,全流量的CCUS系统在电力、煤炭、化工、矿物加工等系统获得覆盖性、常规性应用,实现CO2的可靠性封存、监测及长距离安全运输。

  开展深部及非常规铀资源勘探开发利用技术研究,实现深度1000米以内的可地浸砂岩开发利用,开展黑色岩系、盐湖、海水等低品位铀资源综合回收技术研究。实现自主先进核燃料元件的示范应用,推进事故容错燃料元件(ATF)、环形燃料元件的辐照和商业运行,具备国际领先核燃料研发设计能力。

  推进快堆及先进模块化小型堆示范工程建设,实现超高温气冷堆、熔盐堆等新一代先进堆型关键技术设备材料研发的重大突破。开展聚变堆芯燃烧等离子体的实验、控制技术和聚变示范堆DEMO的设计研究。

  推进大型商用水法后处理厂建设,加强先进燃料循环的干法后处理研发与攻关。开展高放废物处置地下实验室建设、地质处置及安全技术研究,完善高放废物地质处置理论和技术体系。

  围绕高放废液、高放石墨、α废物处理,以及冷坩埚玻璃固化高放废物处理等方面加强研发攻关,争取实现放射性废物处理水平进入先进国家行列。

  研究长寿命次锕系核素总量控制等放射性废物嬗变技术,掌握次临界系统设计和关键设备制造技术,建成外源次临界系统工程性实验装置。

  更高效、更低成本晶体硅电池产业化关键技术,开发关键配套材料。研究碲化镉、铜铟镓硒及硅薄膜等薄膜电池产业化技术、工艺及设备,大幅提高电池效率,实现关键原材料国产化。

  数太阳能热发电技术,全面推动产业化应用,开展大型太阳能热电联供系统示范,实现太阳能综合梯级利用。

  智能化大型光伏电站、分布式光伏及微电网应用、大型光热电站关键技术,开展大型风光热互补电站示范。

  研究适用于200~300米高度的大型风电系统成套技术,开展大型高空风电机组关键技术研究,研发100米级及以上风电叶片,实现200~300米高空风力发电推广应用。深入开展海上典型风资源特性与风能吸收方法研究,自主开发海上风资源评估系统。突破远海风电场设计和建设关键技术,研制具有自主知识产权的10MW级及以上海上风电机组及轴承、控制系统、变流器、叶片等关键部件,研发基于大数据和云计算的海上风电场集群运控并网系统,实现废弃风电机组材料的无害化处理与循环利用,保障海上风电资源的高效、大规模、可持续开发利用。

  研究基于可再生能源及先进核能的制氢技术、新一代煤催化气化制氢和甲烷重整/部分氧化制氢技术、分布式制氢技术、氢气纯化技术,开发氢气储运的关键材料及技术设备,实现大规模、低成本氢气的制取、存储、运输、应用一体化,以及加氢站现场储氢、制氢模式的标准化和推广应用。

  研究氢气/空气聚合物电解质膜燃料电池(PEMFC)技术、甲醇/空气聚合物电解质膜燃料电池(MFC)技术,解决新能源动力电源的重大需求,并实现PEMFC电动汽车及MFC增程式电动汽车的示范运行和推广应用。

  突破先进生物质能源与化工技术,开展生物航油(含军用)、纤维素乙醇、绿色生物炼制大规模产业化示范,研究新品种、高效率能源植物,建设生态能源农场,形成先进生物能源化工产业链和生物质原料可持续供应体系。

  加强海洋能开发利用,研制高效率的波浪能、潮流能和温(盐)差能发电装置,建设兆瓦级示范电站,形成完整的海洋能利用产业链。

  加强地热能开发利用,研发水热型地热系统及增产技术,突破干热岩开发关键技术装备,建设兆瓦级干热岩发电和地热综合梯级利用示范工程。

  燃气轮机先进材料与智能制造、机组设计、高效清洁燃烧等关键技术,开展燃气轮机整机试验,突破高温合金涡轮叶片和设计技术等燃气轮机产业发展瓶颈,自主研制先进的微小型、工业驱中型燃气轮机和重型燃气轮机,全面实现燃气轮机关键材料与部件、试验、设计、制造及维修的自主化。

  研究太阳能光热高效利用高温储热技术、分布式能源系统大容量储热(冷)技术,研究面向电网调峰提效、区域供能应用的物理储能技术,研究面向可再生能源并网、分布式及微电网、电动汽车应用的储能技术,掌握储能技术各环节的关键核心技术,完成示范验证,整体技术达到国际领先水平,引领国际储能技术与产业发展。

  积极探索研究高储能密度低保温成本储能技术、新概念储能技术(液体电池、镁基电池等)、基于超导磁和电化学的多功能全新混合储能技术,争取实现重大突破。

  掌握柔性直流输配电技术、新型大容量高压电力电子元器件技术;开展直流电网技术、未来电网电力传输技术的研究和试验示范;突破电动汽车无线充电技术、高压海底电力电缆关键技术,并推广应用;研究高温超导材料等能源装备部件关键技术和工艺。

  研究现代电网智能调控技术,开展大规模可再生能源和分布式发电并网关键技术研究示范;突破电力系统全局协调调控技术,并示范应用;研究能源大数据条件下的现代复杂大电网的仿真技术;实现微电网/局域网与大电网相互协调技术、源-网-荷协调智能调控技术的充分应用。

  推动能源智能生产技术创新,重点研究可再生能源、化石能源智能化生产,以及多能源智能协同生产等技术。

  加强能源智能传输技术创新,重点研究多能协同综合能源网络、智能网络的协同控制等技术,以及能源由器、能源交换机等核心装备。

  促进能源智能消费技术创新,重点研究智能用能终端、智能监测与调控等技术及核心装备。推动智慧能源管理与监管手段创新,重点研究基于能源大数据的智慧能源精准需求管理技术、基于能源互联网的智慧能源监管技术。

  加强能源互联网综合集成技术创新,重点研究信息系统与物理系统的高效集成与智能化调控、能源大数据集成和安全共享、储能和电动汽车应用与管理以及需求侧响应等技术,形成较为完备的技术及标准体系,引领世界能源互联网技术创新。

  加强现代化工业节能技术创新,重点研究高效工业锅(窑)炉、新型节能电机、工业余能深度回收利用以及基于先进信息技术的工业系统节能等技术并开展工程示范。

  开展建筑工业化、装配式住宅,以及高效智能家电、制冷、照明、办公终端用能等新型建筑节能技术创新。

  推动高效节能运输工具、制动能量回馈系统、船舶推进系统、数字化岸电系统,以及基于先进信息技术的交通运输系统等先进节能技术创新。

  加强能源梯级利用等全局优化系统节能技术创新,开展散煤替代等能源综合利用技术研究及示范,对我国实现节能减排目标形成有力支撑。

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(作者:www.bingletz.com)



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