我國(guó)能源技術(shù)革命體系戰(zhàn)略研究

本文從核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能、油氣、煤炭、水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合九大能源技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展咨詢調(diào)查研究，系統(tǒng)分析了各領(lǐng)域的能源技術(shù)現(xiàn)狀，明確提出了構(gòu)建以可再生能源為主體，終端能源以電能為主，多能多網(wǎng)融合互補(bǔ)的技術(shù)體系，制定了前瞻性技術(shù)（2020）、創(chuàng)新性技術(shù)（2030）和顛覆性技術(shù)（2050）三階段發(fā)展的能源技術(shù)路線，最后提出推動(dòng)能源技術(shù)革命的戰(zhàn)略建議，為我國(guó)研究制訂能源相關(guān)規(guī)劃和政策提供了科學(xué)支撐。

本文選自中國(guó)工程院院刊《中國(guó)工程科學(xué)》2018年第3期

作者：李立浧，饒宏，許愛(ài)東，郭曉斌，白浩

來(lái)源：我國(guó)能源技術(shù)革命體系戰(zhàn)略研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2018,20(3):1-8.

轉(zhuǎn)載自：微信公眾號(hào)“中國(guó)工程院院刊”（ID：CAE-Engineering）

摘要：為了推進(jìn)能源技術(shù)革命，中國(guó)工程院于2015年啟動(dòng)了“我國(guó)能源技術(shù)革命體系戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目。本文從核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能、油氣、煤炭、水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合九大能源技術(shù)領(lǐng)域開(kāi)展咨詢調(diào)查研究，系統(tǒng)分析了各領(lǐng)域的能源技術(shù)現(xiàn)狀，明確提出了構(gòu)建以可再生能源為主體，終端能源以電能為主，多能多網(wǎng)融合互補(bǔ)的技術(shù)體系，制定了前瞻性技術(shù)（2020）、創(chuàng)新性技術(shù)（2030）和顛覆性技術(shù)（2050）三階段發(fā)展的能源技術(shù)路線，最后提出推動(dòng)能源技術(shù)革命的戰(zhàn)略建議，為我國(guó)研究制訂能源相關(guān)規(guī)劃和政策提供了科學(xué)支撐。

關(guān)鍵詞：能源技術(shù)革命；能源技術(shù)體系；能源技術(shù)路線；戰(zhàn)略研究；戰(zhàn)略建議

一、前言

世界能源供給和消費(fèi)發(fā)生深刻變化，減緩全球氣候變化需逐步減少對(duì)傳統(tǒng)化石能源的依賴，綠色低碳的新能源和可再生能源利用得到快速發(fā)展，“節(jié)能減排、綠色低碳”成為能源供給消費(fèi)的發(fā)展趨勢(shì)。面對(duì)能源供需格局新變化和國(guó)際能源發(fā)展新趨勢(shì)，中國(guó)需通過(guò)能源技術(shù)革命，促進(jìn)能源供給向多元化發(fā)展，能源利用趨向綜合高效，能源消費(fèi)體系更加科學(xué)完善。

黨的“十九大”報(bào)告指出，中國(guó)特色社會(huì)主義進(jìn)入新時(shí)代，我國(guó)社會(huì)主要矛盾已經(jīng)轉(zhuǎn)化為人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要和不平衡不充分的發(fā)展之間的矛盾，能源消費(fèi)與經(jīng)濟(jì)社會(huì)緊密聯(lián)系，深刻影響著經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，當(dāng)前經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、氣候治理等都迫切需要能源供給體系轉(zhuǎn)型，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，積極研發(fā)應(yīng)用新技術(shù)，促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型和高效利用，不斷滿足人民日益增長(zhǎng)的美好生活需要。由于能源產(chǎn)業(yè)具有投資大、關(guān)聯(lián)多、周期長(zhǎng)、慣性強(qiáng)的特點(diǎn)，必須明確全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展的技術(shù)方向，建立起立足于本國(guó)資源和需求特點(diǎn)，與世界能源高科技相銜接的能源技術(shù)體系。

二、能源技術(shù)現(xiàn)狀分析

經(jīng)過(guò)調(diào)研分析發(fā)現(xiàn)，我國(guó)在核能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、儲(chǔ)能、油氣資源、煤炭、水能、生物質(zhì)能、節(jié)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合等能源領(lǐng)域上的技術(shù)水平已大幅提升，部分實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，部分達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。在新一代核電技術(shù)、發(fā)電裝備制造與煤炭高效清潔燃燒、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備制造、含大規(guī)模新能源接入的特大電網(wǎng)調(diào)度運(yùn)行與安全控制等方面實(shí)現(xiàn)了自主創(chuàng)新和技術(shù)突破，但部分核心技術(shù)和裝備仍落后于國(guó)際先進(jìn)水平，原創(chuàng)高端技術(shù)自我供應(yīng)能力明顯不足，亟需進(jìn)一步開(kāi)展研發(fā)攻關(guān)。

（一）自主三代核電技術(shù)進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段，四代核電技術(shù)全面開(kāi)展研究工作，研究力量比較分散

我國(guó)核電與國(guó)際最高安全標(biāo)準(zhǔn)接軌，并持續(xù)改進(jìn)，機(jī)組安全水平和運(yùn)行業(yè)績(jī)良好，安全風(fēng)險(xiǎn)處于受控狀態(tài)。自主三代壓水堆核電技術(shù)落地國(guó)內(nèi)示范工程，并成功走向國(guó)際，已進(jìn)入大規(guī)模應(yīng)用階段。四代核電技術(shù)全面開(kāi)展研究工作，快堆示范工程即將開(kāi)工，高溫氣冷堆示范工程開(kāi)始建造。在一些重要方面與國(guó)際先進(jìn)水平尚有不小差距，鈾資源勘查程度低，燃料組件制造產(chǎn)能不足。乏燃料干式儲(chǔ)存、后處理和廢物處置落后世界亟需趕上。延壽和退役工作正在起步，技術(shù)儲(chǔ)備不足。核能領(lǐng)域有幾項(xiàng)技術(shù)可能對(duì)未來(lái)能源結(jié)構(gòu)產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響，比如海水提鈾、快堆、釷鈾循環(huán)、聚變能源、聚變裂變混合能源，每一項(xiàng)技術(shù)又存在不同的技術(shù)路線，造成國(guó)內(nèi)研究力量分散，各自為戰(zhàn)。

（二）風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈形成，風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)和智能運(yùn)維技術(shù)與國(guó)外差距較大

我國(guó)風(fēng)電機(jī)組整機(jī)制造技術(shù)基本與國(guó)際同步，風(fēng)電設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)形成，兆瓦級(jí)以上風(fēng)電機(jī)組配套的葉片、齒輪箱、發(fā)電機(jī)、電控系統(tǒng)等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化和產(chǎn)業(yè)化。陸上風(fēng)電已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計(jì)、施工、建設(shè)、運(yùn)維和檢測(cè)經(jīng)驗(yàn)，已建立了完善的集中式風(fēng)電調(diào)度運(yùn)行體系和技術(shù)支持系統(tǒng)。以大數(shù)據(jù)和互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)對(duì)風(fēng)電場(chǎng)設(shè)計(jì)、運(yùn)行及維護(hù)進(jìn)行改進(jìn)及優(yōu)化已經(jīng)成為風(fēng)力發(fā)電降低成本、提高發(fā)電量和高效率的重要手段，國(guó)外在此領(lǐng)域已經(jīng)具備成熟的解決方案，國(guó)內(nèi)在風(fēng)電大數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、分析及基于大數(shù)據(jù)的風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)化方面差距較大。未來(lái)，基于大數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)出適用于不同類型風(fēng)電場(chǎng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)維技術(shù)，將為我國(guó)大型風(fēng)電基地以及分散式風(fēng)電系統(tǒng)的優(yōu)化布局和可靠運(yùn)行提供技術(shù)支撐。

（三）光伏發(fā)電和光熱發(fā)電技術(shù)成熟，而太陽(yáng)能光化學(xué)利用技術(shù)仍處于實(shí)驗(yàn)室研究階段

我國(guó)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展迅猛，已形成包括多晶硅原材料、硅錠/硅片、太陽(yáng)電池/組件和光伏系統(tǒng)應(yīng)用、專用設(shè)備制造等比較完善的光伏產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)商業(yè)化單晶硅電池效率達(dá)到20%以上，多晶硅電池效率超過(guò)了18%，在高效率低成本晶體硅太陽(yáng)電池的生產(chǎn)方面具有優(yōu)勢(shì)。硅基薄膜電池在新材料、關(guān)鍵設(shè)備和工藝水平等方面，與國(guó)外還有很大差距。應(yīng)加強(qiáng)新型可穿戴的柔性輕便太陽(yáng)電池技術(shù)突破，進(jìn)行示范應(yīng)用。人工光合成太陽(yáng)能燃料方面必須加大基礎(chǔ)研究的力度，爭(zhēng)取早日在關(guān)鍵基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題上取得原創(chuàng)性突破。深入理解光–化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程的微觀機(jī)制和催化反應(yīng)的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)本質(zhì)規(guī)律，發(fā)展相關(guān)的材料、理論、方法、策略。

（四）電化學(xué)儲(chǔ)能是目前最常用和成熟的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，需持續(xù)開(kāi)展氫儲(chǔ)能研究

我國(guó)在若干類型的物理和化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)上取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，形成了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，走在世界前列。目前我國(guó)鋰離子電池大部分材料實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化，由追趕期開(kāi)始向同步發(fā)展期過(guò)渡，本土總產(chǎn)能居世界第一。在液流電池材料、部件、系統(tǒng)集成及工程應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)方面取得重大突破。鉛炭電池的作用機(jī)理研究、高性能炭材料開(kāi)發(fā)、電池設(shè)計(jì)和制造技術(shù)等取得較大進(jìn)步。在鈉硫電池和鋰硫電池領(lǐng)域已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用化的初級(jí)階段。超級(jí)電容器的電極材料、電解質(zhì)和模塊化應(yīng)用方面都取得了很大進(jìn)步。其他新興的儲(chǔ)能技術(shù)仍需進(jìn)一步提高電池的功率密度、環(huán)境適應(yīng)性、安全性能、循環(huán)壽命等，降低制造成本。加強(qiáng)基于可再生能源的水電解技術(shù)的研究，實(shí)現(xiàn)氫儲(chǔ)能的規(guī)?；瘧?yīng)用。

（五）常規(guī)勘探技術(shù)成熟，非常規(guī)油氣探測(cè)技術(shù)以及智能傳感技術(shù)仍存在不足

我國(guó)能源需求、能源結(jié)構(gòu)及能源行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，決定了在2035年前需采用穩(wěn)油興氣的發(fā)展戰(zhàn)略，面臨著較多的勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)難題或關(guān)鍵技術(shù)需求。物探技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，在全球陸上地震技術(shù)市場(chǎng)份額占比已達(dá)到46%并擁有定價(jià)權(quán)，但與國(guó)外相比在裝備制造能力方面還存在一定的差距。

常規(guī)陸上地震勘探技術(shù)成熟，特色的復(fù)雜山地地震勘探技術(shù)先進(jìn)，海洋、天然氣水合物等非常規(guī)油氣資源勘探技術(shù)尚處于起步階段。深海技術(shù)和深水鉆井裝備和配套技術(shù)研發(fā)處于產(chǎn)業(yè)化快速發(fā)展的初期，已經(jīng)具備水深超過(guò)1650m的深水鉆完井工程方案設(shè)計(jì)、深海冷海鉆井裝置與技術(shù)選擇與優(yōu)化設(shè)計(jì)研究能力。雖然在若干領(lǐng)域取得長(zhǎng)足進(jìn)步甚至重要突破，但是仍存在諸多不足。對(duì)于基于微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS）的全方位高分辨多波多分量地震勘探技術(shù)，目前尚不具備實(shí)驗(yàn)測(cè)試等基礎(chǔ)研發(fā)條件。鉆完井技術(shù)在這輪以智能化為主的技術(shù)發(fā)展潮流中，受制于國(guó)家在高端微納傳感器技術(shù)和智能材料技術(shù)領(lǐng)域的短板，技術(shù)發(fā)展已進(jìn)入創(chuàng)新瓶頸期并且導(dǎo)致難動(dòng)用儲(chǔ)量占比持續(xù)增大。

（六）煤炭燃燒利用是煤炭利用的主要方式，煤炭清潔燃燒的技術(shù)創(chuàng)新始終是能源發(fā)展的重要任務(wù)

從清潔煤炭燃燒利用所涉及的超超臨界技術(shù)、燃煤工業(yè)鍋爐、民用散煤、煤電深度節(jié)水技術(shù)、碳捕獲和封存/碳捕獲、利用和封存技術(shù)、煤電廢物控制技術(shù)等六類技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和國(guó)內(nèi)外對(duì)比看，我國(guó)在超超臨界、煤電深度節(jié)水、煤電廢物控制、碳捕獲和封存等一些技術(shù)領(lǐng)域已處于世界先進(jìn)甚至領(lǐng)先的水平。然而，即便在上述優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，也仍有部分技術(shù)和關(guān)鍵設(shè)備需要進(jìn)一步研發(fā)或改進(jìn)。燃煤工業(yè)鍋爐裝備總體水平差，運(yùn)行效率低，比國(guó)際先進(jìn)水平低20%，缺乏有效的控制民用散煤污染物排放的技術(shù)措施。在二氧化碳的運(yùn)輸管道建設(shè)、化學(xué)鏈燃燒等前沿技術(shù)的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，與美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還較為落后。

（七）水力發(fā)電領(lǐng)域技術(shù)處于領(lǐng)先地位，是實(shí)現(xiàn)綠色、低碳可持續(xù)發(fā)展的重要保障

我國(guó)水能資源總量、投產(chǎn)裝機(jī)容量和年發(fā)電量均居世界首位。已在7×105 kW級(jí)機(jī)組研制、300m級(jí)別高壩設(shè)計(jì)、超大型地下廠房設(shè)計(jì)、復(fù)雜輸水系統(tǒng)過(guò)渡過(guò)程分析、巨型輸水系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等大型水電關(guān)鍵技術(shù)和相關(guān)科學(xué)問(wèn)題上取得突破。在水能開(kāi)發(fā)的過(guò)程中，還有許多關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題：巨型水輪機(jī)及其系統(tǒng)的穩(wěn)定性問(wèn)題未得到很好的解決，超高水頭、引水式電站開(kāi)發(fā)技術(shù)仍需攻關(guān)，亟需開(kāi)展超高水頭超大容量沖擊式機(jī)組、大容量高水頭貫流式機(jī)組穩(wěn)定性方面的關(guān)鍵技術(shù)和科學(xué)問(wèn)題研究。在抽水蓄能電站方面，仍需研究變速抽水蓄能技術(shù)、海水抽水蓄能電站關(guān)鍵技術(shù)、抽水蓄能與其他能源協(xié)調(diào)控制技術(shù)等。對(duì)于小水電，在低水頭、大流量小水電設(shè)備的制造、微小水電的穩(wěn)定、長(zhǎng)期運(yùn)行技術(shù)以及機(jī)組自動(dòng)控制技術(shù)等方面與國(guó)外先進(jìn)水平相比還有相當(dāng)大的差距。

（八）生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)潛力大，需加強(qiáng)生物質(zhì)能源技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)體系建設(shè)

我國(guó)生物質(zhì)能開(kāi)發(fā)利用存在利用效率低、產(chǎn)業(yè)規(guī)模小、生產(chǎn)成本高、工業(yè)體系和產(chǎn)業(yè)鏈不完備、研發(fā)能力弱、技術(shù)創(chuàng)新不足等一系列問(wèn)題。我國(guó)的生物發(fā)電總裝機(jī)容量已位居世界第二位，但生物質(zhì)直燃發(fā)電技術(shù)在鍋爐系統(tǒng)、配套輔助設(shè)備工藝等方面與歐洲國(guó)家相比還有較大差距，生物質(zhì)發(fā)電在原料預(yù)處理及高效轉(zhuǎn)化與成套裝備研制等核心技術(shù)方面仍存在瓶頸。生物柴油技術(shù)已進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用階段，但在生物質(zhì)液體燃料的轉(zhuǎn)化反應(yīng)機(jī)理、高效長(zhǎng)壽命催化劑、酶轉(zhuǎn)化等方面的基礎(chǔ)研究薄弱。固體成型燃料的黏接機(jī)制和絡(luò)合成型機(jī)理尚不清楚。能源植物資源品種培育研究與收集工作剛起步，而且不同單位收集的資源側(cè)重點(diǎn)不同，相對(duì)分散，主要關(guān)注傳統(tǒng)育種。分子遺傳育種才剛起步，且對(duì)培育出來(lái)的優(yōu)良品種的利用與推廣較少。

（九）我國(guó)正積極推動(dòng)智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合，融合趨勢(shì)將向智能化、透明化、智慧化的三個(gè)層次遞進(jìn)發(fā)展

我國(guó)在特高壓輸電、柔性直流輸電、大容量?jī)?chǔ)能、大電網(wǎng)調(diào)度、主動(dòng)配電網(wǎng)、微電網(wǎng)、能源轉(zhuǎn)化設(shè)備等電網(wǎng)智能化技術(shù)方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。但當(dāng)前電網(wǎng)與能源網(wǎng)長(zhǎng)期保持著獨(dú)立運(yùn)行、條塊分割的局面，跨系統(tǒng)間的行業(yè)壁壘嚴(yán)重，市場(chǎng)交易機(jī)制缺失，屏蔽了多樣化能源的互補(bǔ)屬性，極大地制約了不同種類能源間互聯(lián)互通、相互轉(zhuǎn)換、自主交易所帶來(lái)的能效提升和優(yōu)化運(yùn)行的優(yōu)點(diǎn)。目前，我國(guó)電力與能源體制改革不斷深入，有力地推動(dòng)智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合進(jìn)程，開(kāi)展了一批能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補(bǔ)和增量配電網(wǎng)示范項(xiàng)目的建設(shè)。

隨著我國(guó)一次能源占比要求的不斷提高，以及智能材料與通信技術(shù)的發(fā)展，智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合將向智能化、透明化、智慧化的三個(gè)層次遞進(jìn)發(fā)展，智能電網(wǎng)與能源融合模式也將呈現(xiàn)出三種不同的形態(tài)：以智能電網(wǎng)廣域互聯(lián)為載體，實(shí)現(xiàn)可再生能源集中式消納與跨區(qū)域能源資源配置。以區(qū)域與用戶級(jí)綜合能源系統(tǒng)為載體，實(shí)現(xiàn)可再生能源就地消納與終端能效提升。以智能裝備與泛在能源網(wǎng)絡(luò)為載體，構(gòu)建零邊際成本能源網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)的新業(yè)態(tài)、新模式。

三、能源技術(shù)體系

如圖1所示，構(gòu)建了以可再生能源為主體，終端能源以電能為主，多能多網(wǎng)融合互補(bǔ)的技術(shù)體系，從縱向分為煤炭、油氣、核能、水能、風(fēng)能、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能、儲(chǔ)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合九個(gè)領(lǐng)域。從橫向劃分為創(chuàng)新性技術(shù)、前瞻性技術(shù)以及顛覆性技術(shù)三個(gè)層次。

圖1 中國(guó)能源技術(shù)體系

煤炭領(lǐng)域需專注于煤炭高效燃燒技術(shù)、煤電廢物控制技術(shù)；終端散煤利用技術(shù)、二氧化碳捕集、傳輸和利用技術(shù)；磁流體聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)。

油氣領(lǐng)域需專注于全波地震勘探技術(shù)、精確導(dǎo)向智能鉆井技術(shù)；智能完井采油技術(shù)；仿生鉆采系統(tǒng)技術(shù)。

核能領(lǐng)域需專注于先進(jìn)深部鈾資源開(kāi)發(fā)技術(shù)；壓水堆優(yōu)化和規(guī)?；茝V利用技術(shù)；快堆及四代堆開(kāi)發(fā)利用技術(shù)；核燃料循環(huán)前端和后端技術(shù)匹配發(fā)展；模塊化小堆多功能應(yīng)用；可控核聚變技術(shù)研發(fā)。

水能領(lǐng)域需專注于高水頭大流量水電技術(shù)、水電站筑壩技術(shù)；環(huán)境友好型水能利用技術(shù)、大壩維護(hù)技術(shù)；水電站智能設(shè)計(jì)、智能制造、智能發(fā)電和智能流域綜合技術(shù)。

風(fēng)能領(lǐng)域需專注于風(fēng)能資源評(píng)估以及監(jiān)測(cè)、大功率風(fēng)電機(jī)組整機(jī)設(shè)計(jì)；風(fēng)機(jī)運(yùn)維與故障診斷；大功率無(wú)線輸電的高空風(fēng)力發(fā)電技術(shù)。

太陽(yáng)能領(lǐng)域需專注于晶硅電池升級(jí)、太陽(yáng)能光熱發(fā)電；薄膜電池技術(shù)、太陽(yáng)能制氫技術(shù)；可穿戴柔性輕便太陽(yáng)電池技術(shù)。

生物質(zhì)能領(lǐng)域需專注于城鄉(xiāng)廢物協(xié)同處置與多聯(lián)產(chǎn)；生物質(zhì)功能材料制備；能源植物選種育種以及種植。

儲(chǔ)能領(lǐng)域需專注于高能量比和安全性的鋰電池技術(shù)、高循環(huán)次數(shù)的鉛碳電池技術(shù)；液流型鈉硫電池技術(shù)；鋰硫電池技術(shù)、固體氧化物電解池（SOEC）水電解氫儲(chǔ)能。

智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合領(lǐng)域需專注于提升遠(yuǎn)距離輸電能力技術(shù)、提升高比例新能源消納技術(shù)、提升大電網(wǎng)自動(dòng)化技術(shù)；高效能源轉(zhuǎn)換技術(shù)、透明電網(wǎng)/能源網(wǎng)技術(shù)；基于功能性材料的智能裝備、基于生物結(jié)構(gòu)拓?fù)涞闹悄苎b備、泛在網(wǎng)絡(luò)與虛擬現(xiàn)實(shí)（AR）技術(shù)。

各能源領(lǐng)域技術(shù)深度融合，燃料轉(zhuǎn)化系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)煤轉(zhuǎn)氣，煤轉(zhuǎn)油、生物質(zhì)制柴油、生物質(zhì)制天然氣，補(bǔ)充油氣資源。煤炭、天然氣、風(fēng)光構(gòu)成多源聯(lián)合制熱制冷系統(tǒng)和制氫系統(tǒng)，在風(fēng)力和光伏充裕時(shí)，將電能轉(zhuǎn)化為其他形式能源，同時(shí)通過(guò)煤制氫，實(shí)現(xiàn)脫碳化和清潔化。將風(fēng)能、水能、光伏、火力發(fā)電以及儲(chǔ)能結(jié)合，實(shí)現(xiàn)能源梯次利用。

四、能源技術(shù)革命發(fā)展路線

如圖2所示，我國(guó)能源技術(shù)革命從技術(shù)層面和體系層面，在2020年、2030年和2050年三個(gè)階段實(shí)現(xiàn)遞進(jìn)性建設(shè)。

圖2 中國(guó)能源技術(shù)革命發(fā)展路線圖

2020年，能源自主創(chuàng)新能力大幅提升，一批創(chuàng)新性技術(shù)取得重大突破，突破煤炭高效清潔利用技術(shù)，初步形成煤基能源與化工的工業(yè)體系；突破非常規(guī)油氣的深度勘探開(kāi)采技術(shù)，建立油氣行業(yè)微納測(cè)井和智能材料基礎(chǔ)研發(fā)體系。利用水力資源和遠(yuǎn)距離超高壓交直流輸電網(wǎng)的同時(shí)，突破太陽(yáng)能熱發(fā)電和光伏發(fā)電技術(shù)、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)初步形成可再生能源作為主要能源的技術(shù)體系和能源制造體系；自主三代核電形成型譜化產(chǎn)品，帶動(dòng)核電產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展；模塊化小型壓水堆示范工程開(kāi)始建設(shè)；逐步提高核能，可再生能源和新型能源的比重，減少二氧化碳排放量。助力未來(lái)能源發(fā)展方向轉(zhuǎn)型，根本扭轉(zhuǎn)能源消費(fèi)粗放增長(zhǎng)方式。能源自給能力保持在80%以上，基本形成比較完善的能源安全保障體系；能源技術(shù)裝備、關(guān)鍵部件及材料對(duì)外依存度顯著降低，我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力明顯提升，進(jìn)入能源技術(shù)創(chuàng)新型國(guó)家行列，基本建成中國(guó)特色能源技術(shù)創(chuàng)新體系。

到2030年，建成與國(guó)情相適應(yīng)的完善的能源技術(shù)創(chuàng)新體系，能源自主創(chuàng)新能力全面提升，能源技術(shù)水平整體達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。物質(zhì)液體燃料技術(shù)形成規(guī)模化商業(yè)應(yīng)用，突破電力新材料新裝備技術(shù)以及安全信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)大容量低損失的電力傳輸和終端高效利用，初步形成以光伏技術(shù)、風(fēng)能技術(shù)為主的分布式微網(wǎng)的新型電力系統(tǒng)，初步實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合；以耐事故燃料為代表的核安全技術(shù)研究取得突破、全面實(shí)現(xiàn)消除大規(guī)模放射性釋放，提升核電競(jìng)爭(zhēng)力；實(shí)現(xiàn)壓水堆閉式燃料循環(huán)，核電產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展；鈉冷快堆等部分四代反應(yīng)堆成熟，突破核燃料增殖與高水平放射性廢物嬗變關(guān)鍵技術(shù)；積極探索模塊化小堆（含小型壓水堆、高溫氣冷堆、鉛冷快堆）多用途利用；實(shí)現(xiàn)核能、可再生能源和新型能源的大規(guī)模使用。能源自給能力保持在較高水平，更好利用國(guó)際能源資源；發(fā)展前瞻性技術(shù)促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)變，支撐我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，初步構(gòu)建現(xiàn)代能源體系，躋身世界能源技術(shù)強(qiáng)國(guó)前列。

到2050年，通過(guò)顛覆性技術(shù)打破傳統(tǒng)能源技術(shù)的思維和路線，實(shí)現(xiàn)能源革命跨越式發(fā)展，突破天然氣水合物開(kāi)發(fā)與利用技術(shù)，油替代技術(shù)，氫能利用技術(shù)，燃料電池汽車技術(shù)，實(shí)現(xiàn)快堆閉式燃料循環(huán)，壓水堆與快堆匹配發(fā)展，力爭(zhēng)建成核聚變示范工程，建立節(jié)能技術(shù)體系，基本形成化石能源、新能源與可再生能源、核能并重的低碳型多元能源結(jié)構(gòu)。成熟完整的能源技術(shù)創(chuàng)新體系，成為世界能源主要科學(xué)中心和創(chuàng)新高地，引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命。能效水平、能源科技、能源裝備達(dá)到世界先進(jìn)水平；成為全球能源治理重要參與者；建成現(xiàn)代能源體系，保障實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化。

五、推動(dòng)能源技術(shù)革命的重大舉措

（一）堅(jiān)持“在保護(hù)中開(kāi)發(fā),在開(kāi)發(fā)中保護(hù)”的水電發(fā)展理念，大力發(fā)展生態(tài)友好型中小水電

大力發(fā)展水電，正確處理生態(tài)環(huán)境保護(hù)與水電開(kāi)發(fā)的關(guān)系，開(kāi)發(fā)應(yīng)堅(jiān)持生態(tài)環(huán)境保護(hù)優(yōu)先，積極、科學(xué)、合理開(kāi)發(fā)利用的原則，在保護(hù)中開(kāi)發(fā)，在開(kāi)發(fā)中保護(hù)，正確處理好保護(hù)與開(kāi)發(fā)的關(guān)系，貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，促進(jìn)人與自然和諧相處，必須以水資源的可持續(xù)利用支撐經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展，把維護(hù)河流健康作為水資源開(kāi)發(fā)利用的基礎(chǔ)和前提。圍繞低水頭、大流量中小水電設(shè)備的制造、微小水電的穩(wěn)定與長(zhǎng)期運(yùn)行技術(shù)以及機(jī)組自動(dòng)控制技術(shù)、生態(tài)友好型小水電設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、魚(yú)類友好型水輪機(jī)設(shè)計(jì)、“互聯(lián)網(wǎng)+小水電/智能云電站”技術(shù)和生態(tài)友好的大壩建設(shè)的生態(tài)準(zhǔn)則，開(kāi)展前瞻性研究和關(guān)鍵科技問(wèn)題集中攻關(guān)，進(jìn)行新技術(shù)的推廣應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化，最終成為清潔可再生能源的一大支柱。

（二）因地、因需地選擇生物質(zhì)開(kāi)發(fā)方式，不局限于生物質(zhì)發(fā)電

根據(jù)生物質(zhì)類型、所在地的經(jīng)濟(jì)條件和環(huán)境條件等，選擇合理的綜合開(kāi)發(fā)方式，不局限于生物質(zhì)發(fā)電。建議將生活垃圾轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)液體燃料，如生物質(zhì)柴油和纖維素原料燃料乙醇；將人畜糞便和農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)燃?xì)猓ㄔO(shè)大中型沼氣工程，進(jìn)行沼氣提純和高效存儲(chǔ)；將農(nóng)林廢棄物轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)成型燃料，進(jìn)行固體成型燃料和熱解制備生物炭。建立完善的秸稈、生活垃圾、農(nóng)林廢棄物等的回收體系，加強(qiáng)收購(gòu)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加工等環(huán)節(jié)的配套銜接。

（三）大力發(fā)展太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)，明確其在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型中的戰(zhàn)略地位

太陽(yáng)能獲取方便，且清潔安全。我國(guó)適宜太陽(yáng)能利用的國(guó)土面積和建筑物受光面積很大。建議把太陽(yáng)能發(fā)電作為面向未來(lái)可再生能源利用的主要技術(shù)方向，作為長(zhǎng)周期的能源發(fā)展技術(shù)路線的核心組成部分。建議大力發(fā)展和推廣降低硅太陽(yáng)電池成本，提高電池效率的技術(shù)和工藝，全面提升晶硅電池產(chǎn)業(yè)鏈；加快薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展，加強(qiáng)硅基薄膜電池產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研發(fā)，充分發(fā)揮薄膜電池柔性、輕便、靈活等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，填補(bǔ)對(duì)空間、面積和重量敏感的發(fā)電市場(chǎng)。

（四）新能源以“分布式開(kāi)發(fā)、就地消納”為主，避免大容量遠(yuǎn)距離傳輸

優(yōu)化電源投資結(jié)構(gòu)，延緩棄風(fēng)、棄光嚴(yán)重地區(qū)的新能源投資建設(shè)，并依托高耗能負(fù)荷就地消納過(guò)剩新能源電量。大力推廣應(yīng)用分布式光伏發(fā)電、分散式風(fēng)電、智能配電網(wǎng)和儲(chǔ)能技術(shù)，將我國(guó)新能源的開(kāi)發(fā)利用由目前的“大規(guī)模開(kāi)發(fā)、遠(yuǎn)距離傳輸”模式加快轉(zhuǎn)變?yōu)椤胺植际介_(kāi)發(fā)、就地消納”模式，避免采用遠(yuǎn)距離輸電工程傳輸新能源至負(fù)荷中心。

（五）大力應(yīng)用多能互補(bǔ)技術(shù)，支撐能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型

在能源供給側(cè)，充分發(fā)揮各類異質(zhì)能源的可替代性及互補(bǔ)性，實(shí)現(xiàn)多類型異質(zhì)能源的互補(bǔ)開(kāi)發(fā)和協(xié)調(diào)優(yōu)化調(diào)度，形成穩(wěn)定、高效、清潔的能源供應(yīng)體系。在能源消費(fèi)側(cè)，因地制宜通過(guò)電能替代、冷熱電多聯(lián)供、智能微網(wǎng)、園區(qū)綜合能源系統(tǒng)滿足終端用戶電、熱、冷、氣等多種用能需求，實(shí)現(xiàn)多能協(xié)同供應(yīng)和能源綜合梯級(jí)利用。在雄安新區(qū)部署實(shí)施多能互補(bǔ)集成示范應(yīng)用，建設(shè)國(guó)際一流、國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的智慧綠色高效能源系統(tǒng)。

（六）加強(qiáng)新材料、新器件的研發(fā)，支撐顛覆性技術(shù)發(fā)展

加強(qiáng)能源技術(shù)革命所需的新材料、基礎(chǔ)元器件、集成芯片、微型傳感器等的研發(fā)力度，加快我國(guó)柔性薄膜太陽(yáng)能電池發(fā)展，用于可穿戴領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)無(wú)毒可穿戴電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化；加快利用棄風(fēng)、棄水、棄光進(jìn)行電解水制氫的發(fā)展；利用微納探測(cè)技術(shù)（微機(jī)電系統(tǒng)/納機(jī)電系統(tǒng)、納米傳感器、納米光纖）打造智能化油氣開(kāi)采特色技術(shù)體系；基于微型傳感器構(gòu)造透明電網(wǎng)技術(shù)研究及示范應(yīng)用，支撐能源顛覆性技術(shù)發(fā)展。

（七）建設(shè)清潔能源國(guó)家研究中心，搶占全球能源科技制高點(diǎn)

建設(shè)清潔能源國(guó)家研究中心，以國(guó)家能源重大戰(zhàn)略需求為導(dǎo)向，凝練重大科學(xué)問(wèn)題，強(qiáng)化多能源系統(tǒng)融合、多能源學(xué)科交叉、政產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合、人財(cái)物資源整合以及體制機(jī)制創(chuàng)新，深入開(kāi)展與清潔能源相關(guān)的基礎(chǔ)性、前瞻性、戰(zhàn)略性科技創(chuàng)新，加強(qiáng)能源與材料、信息、化學(xué)、控制、機(jī)械等基礎(chǔ)科學(xué)的協(xié)同創(chuàng)新，推動(dòng)能源技術(shù)與大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、機(jī)器人和智能制造等應(yīng)用技術(shù)的集成創(chuàng)新，破解制約能源技術(shù)革命的重大科技和裝備瓶頸。

（八）建設(shè)國(guó)家級(jí)能源大數(shù)據(jù)中心，支撐國(guó)家能源決策

建設(shè)國(guó)家級(jí)能源大數(shù)據(jù)中心，加強(qiáng)全國(guó)范圍內(nèi)多種能源數(shù)據(jù)多維度的采集、傳輸、存儲(chǔ)、分析和應(yīng)用，從海量能源數(shù)據(jù)中快速提煉出深層知識(shí)并發(fā)揮其應(yīng)用價(jià)值，全面掌握各省區(qū)、各行業(yè)的能源利用情況等重要數(shù)據(jù)，發(fā)揮國(guó)家大平臺(tái)資源調(diào)配作用，為推動(dòng)我國(guó)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展提供科學(xué)決策。通過(guò)統(tǒng)一能源信息采集、集成、存儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)，解決多源數(shù)據(jù)異構(gòu)所帶來(lái)的信息孤島問(wèn)題。加強(qiáng)能源信息安全建設(shè)，落實(shí)信息安全技術(shù)防護(hù)和管理措施，切實(shí)保障能源信息安全。