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剖析丨世界能源趋势预测及能源技术革命特征分析

浏览次数: 日期:2015-10-29

文|张映红

中国石化石油工程技术研究院

 

世界能源革命正在成为当今大国的核心战略议题之一。欧盟2010年发布其“能源2020”计划,选择了绿色能源之路。日本政府在2015年“国家复兴战略”中明确要重新重视核能。美国政府2014年发布“全方位能源战略”,强调占据未来世界能源技术的制高点。印度政府2012年提出5年内核电产能翻番,2015年宣布大规模发展绿色能源。正在实施的大中东区“沙漠技术”,拟构建能向欧洲提供15%电力的太阳能/风能网络系统等。

 

中国的一次能源消费量居世界首位,对未来世界能源体系的结构调整具有举足轻重的作用。习近平总书记于2014年先后两次提出要积极推动中国能源生产、消费、技术、体制革命的四大战略。为了做好中国2050年能源技术发展战略研究,笔者基于对世界能源趋势的预测结果,分析了世界能源体系演替规律及能源技术革命特征,在此基础上提出国家能源战略发展建议。

 

一、世界一次能源消费变化趋势预测

 

2014年世界一次能源消费量为129.28×10^8吨油当量,同比增幅0.9%。未来能源消费量增长将主要受世界人口增长和人均能耗水平制约。

 

2014年世界人口总量约为72.08 亿,同比增幅1.165%。其中,中国和印度人口达到13.64亿、12.67亿,分别占世界总人口的18.93%和17.58%。据联合国2012 年预测,2050 年世界人口总量将达到96亿。根据中国人口学会预测,鉴于中国2013年后人口政策调整,预计其2030年人口总量约为14.53亿,2034年达到峰值,2050年降至13.85亿。

 

印度人口在2026年将超过13.5亿,2050年可能进一步增至16亿。即使中国、印度以外的其他国家人口增速从2014年的1.35%降至2050年的0.9%,2050年世界人口总量仍将达到96.4亿。因此,将人口控制在96亿可能是一个需要国际社会共同努力才能实现的目标。

 

随着人类文明演进和社会复杂程度的增大,世界人均能耗水平从1995年的1.51 吨油当量/人增加到2013年的1.80 吨油当量/人,平均同比增幅0.92%。受益于节能降耗技术的发展和主要经济体经济结构的调整,世界单位GDP 能耗已从2003年0.28 吨油当量/千美元快速降至2007年的0.19 吨油当量/千美元,2011-2013年基本稳定在0.17 吨油当量/千美元。

 

随着美国实体经济复兴及中国经济结构转型,结合印度经济增长模式分析,预测未来世界人均能耗增速会逐步放缓,2015-2050年世界人均能耗平均同比增幅0.54%,2050 年单位GDP 能耗将进一步降至0.13~0.15 吨油当量/千美元。据此计算,2035、2050年人均能耗为2.12吨油当量、2.18吨油当量/人,相应的2050年世界一次能源消费总量高、低方案将分别为209.52×10^8吨油当量和186.25×10^8吨油当量(下图)。鉴于人口预测较保守,以下主要基于高方案进行后续预测。

 

 

 

二、世界各种一次能源的变化趋势预测

 

在2014年世界一次能源消费结构中,煤炭、石油、天然气、核能、水电、可再生能源、地热占比分别为30.03%、32.57%、23.71%、4.44%、6.80%、2.11% 和0.89%。其中,世界煤炭、石油工业已分别具有246年和156年历史,天然气工业尚处于快速发展的初期,核电工业处于2011年福岛事件后的复苏期,可再生能源方兴未艾。为了适应世界一次能源消费总量的持续增长,世界能源体系结构必须不断调整。

 

1 世界煤炭能源消费变化趋势预测

 

世界煤炭能源未来发展的关键在中国。2014年中国的煤炭产量18.44×10^8 吨油当量,占世界总量的46.9%;煤炭消费量为19.62×10^8 吨油当量,占世界煤炭总消费量的50.6%。在过去15年中,煤炭在世界能源结构的占比从1999年的历史低位(24.97%)逆势上扬,2011年以后基本稳定在30.02%~30.44%;其间,中国煤炭消费增加了12.73×10^8吨油当量,占同期世界煤炭消费增量的79.5%。

 

中国煤炭消费量趋势主要受国家一次能源消费总量制约。2014年中国一次能源消费29.72×10^8吨油当量,占世界总量的22.99%。随着中国全面加快经济结构调整,第一、二、三产业在2015年一季度GDP的占比分别为5.5%、42.86%和51.64%。

 

对美国产业结构与一次能源消费的关系分析显示,其能源消费在世界一次能源消费总量占比达到高峰的时间(1966年),与其第三产业在GDP总量占比达到60%的时间一致。美国第三产业结构占比从51.7%(1950年)升至60%,花了约16年时间。类比认为,中国经济发展不均衡程度较高,不可能简单地复制美国模式,第三产业结构占比可能在2035年前后达到60%,中国一次能源消费在世界总量的占比也可能在2035年前后达到峰值。

 

而在2015-2034年,中国一次能源消费增速将随国家经济结构调整和节能技术发展而同步放缓,预计平均同比增幅3.8%(2012—2013年平均4%)。

 

2035年前后,中国一次能源消费可能达到56.49×10^8 吨油当量,占同期世界总量的30.88%;此后15年将因总人口下降而进一步减速,2025-2050年平均同比增幅0.74%。

 

预计到2050年,中国一次能源消费达64.07×10^8 吨油当量,占世界总量的30.57%(下图)。由于整体经济水平全面提升,中国人均能耗水平将从2014 年的2.18吨油当量/人增至2050年的4.7 吨油当量/人(美国现人均能耗7.2 吨油当量/人)。

 

 

 

中国煤炭消费量在中国一次能源消费结构占比已从2007年的73.7%降至2014年的66%,并且2014年煤炭产量出现20年来首度下降。按中国工程院和煤炭学会2010年预测,2030、2050年煤炭在中国一次能源消费总量占比将降至50%和40%,则中国煤炭消费量将可能在2035年达到峰值(27.39×10^8吨油当量)后下降,2050年将减至25.63×10^8 吨油当量(上图)。该峰值时间比IEA 预测的时间晚了5年。

 

2014年中国以外其他国家的煤炭消费同比增幅0.72%。其中,印度的煤炭消费趋势会对世界煤炭能源未来发展产生明显的影响。印度一次能源消费的56.47%来自煤炭,并且90%的煤炭产量来自两大国有企业(CIL和SCCL)。其2014年的煤炭储量、产量和消费量分别占世界煤炭同类总量的6.8%、6.2% 和9.3%,储采比为94年,煤炭消费同比增幅11.1%。

 

据印度近年电力紧张情况分析,未来其煤炭消费将可能提速。美国、俄罗斯两国煤炭储量和产量共计占世界煤炭同类总量的44.23%和17.2%,2014年其煤炭出口分别占产量的10.73%和50%;但随着洁煤技术的发展和出口需求的拖动,未来还可能保持现有产量规模。故预计2015—2050年中国以外其他国家的煤炭消费平均同比增幅达到0.84%。

 

基于中国和中国以外两部分煤炭趋势预测,世界2035、2050年煤炭消费量分别为49.57×10^8吨油当量和50.35×10^8吨油当量,在世界一次能源消费中占比分别为26.4%和24%(下图)。

 

 

 

2 世界油气能源消费变化趋势预测

 

2014年世界石油消费42.11×10^8t,占世界一次能源总量的32.57%。从资源潜力看,世界石油年新增储量早在20世纪60年代就已达到顶峰,此后半个世纪一直呈旋降态势。

 

决定世界前沿勘探领域储量增长的首要因素已从地质家能否想到(1913年前)、物探技术能否看见(1995年前)、钻井技术能否钻及(2009年前),进入到压裂增产技术能否压开阶段(2009年后)。

 

高油价催生的北美页岩油气繁荣不仅难以掩盖世界石油工业逐渐老化的事实,同时也未能否定Hubbert石油峰值模型,后者适用于油气总储量基本明确的自由开采体系,但页岩油可能使世界石油峰值时间后延10~15年。

 

中东、俄罗斯和其他剩余资源丰富的OPEC国家未来虽然有足够潜力(加上页岩油)增产,但没有一个大国会将本国的能源安全建立在跨国合同之上。因此,洁煤、天然气、核能和可再生能源还将进一步蚕食石油的发展空间。预计未来世界石油产量的同比增幅将从2015年2.3%降至2040年0.04%;产量在2044 年达到峰值(52.88×10^8t)后,缓降至2050年的52.4×10^8t。相应的,2035、2050年石油消费在世界一次能源消费的占比将分别为27.74% 和25%(上图)。

 

天然气是接替石油的最重要和最现实的低碳能源,但国际天然气市场自2009年以来表现出结构性供过于求现象;天然气在世界能源结构的占比已连续5年围绕23.75%的高位徘徊。OECD 国家天然气传统消费国的民商用气占天然气消费结构的31%;非OECD国家的天然气消费总体处于起步阶段,天然气的71%用于发电和工业,民商用气仅占13%。

 

中国、印度等非OECD 国家具有庞大的人口基数,并处于城镇化快速发展的不同阶段,潜在的天然气消费市场巨大。其中,中国2014年剩余天然气储量3.5×10^12 m^3、页岩气可采资源量居全球首位,2014年天然气消费量达到1854.91×10^8 m^3,保持8.6%的增速,预计2030、2050 年消费量为4500×10^8m^3和5000×10^8~5500×10^8 m^3。

 

印度天然气产业发展出现异动,其天然气消费已从2011年的635×10^8m^3 回落至2014年的506×10^8 m^3,天然气的大规模应用还较为遥远。制约世界天然气发展的瓶颈在于这些新兴市场的消费信心和国际天然气价格。

 

究其信心不足的深层次原因,除了对国际天然气缺乏实质定价权外,更重要的是受制于新兴消费国的本土天然气剩余可采资源总量及自主开采能力。如中国只有通过自主攻关掌握了少水地区深层的页岩气开采核心技术,才有足够的信心推动天然气消费进入全新发展阶段。

 

实际上,世界煤炭消费自1999年后的逆势上扬、国际油价2014年6月以来的暴跌、天然气长达5年的高位徘徊和可再生能源的激增态势,都是能源市场对过去15年国际油气价格过度高企的异常响应。在未来较长时期内,常规与非常规油气之间,石油与天然气、洁煤、非化石能源之间的竞争将日趋激烈。

 

世界天然气只有在价格回归理性,并与世界能源需求引擎重新“挂挡”后,才可能进入新的发展阶段。综合分析认为,世界天然气市场在未来3年内将处于结构调整期,在2018年之后的20年内,消费和产量可能以年均2.43%的增速发展;2035年以后受核能发展等因素的影响,增速可能放缓。预计2035、2050年天然气在世界能源结构占比将达到26.09%和27.53%;2038年前后可能超过石油成为世界主导性能源(上图)。

 

3 世界非化石能源变化趋势预测

 

核能将是下一世纪的世界主导性能源。2014年全球核能发电2536×10^9 kWh(约为5.74×10^8吨油当量),占世界总发电量的10.78%,占世界一次能源消费总量的4.44%,同比增幅1.7%。

 

对于未来35年发展趋势,世界主要能源研究机构对核能的预测存在明显分歧。国际原子能机构(IAEA)2013年高方案预测到2050年全球核电装机容量将从2013年的371.7GW 增长到2030年和2050年的699.2GW 和1091.7GW;2030、2050年在世界电力的占比分别12.5%和11.5%。

 

国际能源署和国际核能机构(IEA 及NEA)预测2035、2050年核能在世界电力结构中占比将为14.2%和17.3%(2DS模型)。而BP公司预测2035年核能在世界电力结构占比将略有下降(降至约9.7%)。

 

目前除日本外,核能消费量前5位的国家包括美国(33.1%)、法国(17.2%)、俄罗斯(7.1%)、韩国(6.2%)和中国(5%)。其中,中国虽然核电总量居全球第5位,但核电在国家电力中占比(2.1%)排名仅为全球第28位,还有较大的增长空间;2014年在建核电机组26台,装机容量2850×10^4 kW,在建规模居世界首位。

 

日本、印度对核电持积极态度,但就福岛核事故后,全球对核安全的担忧和IEA 及NEA 的核能技术发展路线图看,2035年前大规模发展核能缺乏消费环境基础;2035年后,核能受能源需求及第4代核能发电技术推动而有所增速;实质性的发展可能将在2050年之后。故笔者倾向于2035、2050年世界核能消费量分别为11.38×10^8吨油当量和17.84×10^8吨油当量,在世界一次能源占比达到6.1%和8.51%,在电力结构中占比分别约为10.7%和14.5%(上图)。

 

可再生能源是世界能源体系的重要补充。2014年世界一次能源结构中,水电、地热和其他可再生能源占比为10.15%。这类能源的优势在于循环往复和广普分布,利于欧洲平原、巴西地盾、撒哈拉沙漠等具有特殊地表自然资源优势地区的分布式发电或微电网发展;随着技术发展,可能成为未来民居日常耗能的主要能量来源之一。其劣势在于能量密度较低、对气候和地理环境依赖性较强,具有间歇式发电特征,难以支撑工业化集中供电。对其过高或过低的估计是不切实际的。预计可再生能源的发展在2020年后可能减速,2035、2050年在世界一次能源占比可能达到13.67%和14.96%(上图)。

 

4 世界能源体系的远期预测

 

根据对历史上不同时期世界主导性能源的热值和碳排放等特征分析,不难发现世界主导性能源更替具有从低能量密度向高能量密度、从高碳向低碳或无碳、从单一化向多元化演变的三大趋势。

 

天然气的热值(52MMBtu/t)分别是煤炭、石油和生物柴油的1.74、1.22和1.386倍;碳排放系数(0.4435t/t)分别是煤炭、石油和生物柴油的0.59、0.76和1.08倍,是21世纪替代石油的现实能源。按照该趋势推测,无碳和高能量密度的核能可能将成为下一个世纪的世界主导性能源。

 

而就替代时间来看,世界主导性能源从其最早的工业化开采和利用,到在世界一次能源结构占比超过传统能源(能源替代),需要70~110年;从能源替代到极盛期需要10~30 年;在被新能源替代之后,还将较长时期保持其作为世界主要能源的战略地位。

 

如世界煤炭工业始于1769年,1883年前后替代木柴成为世界主导性能源,1913年达到巅峰,1964年被石油替代;但此后世界煤炭产量依然持续增长,并在2013 年达到历史最高点(39.34×10^8 吨油当量),预计2050年在世界能源结构中占比仍将保持在24%。

 

世界石油工业始于1859年,1964年替代煤炭成为世界主导性能源,1971年达到极盛,预计在2038年前后可能被天然气替代,2050年在世界一次能源结构中仍将保持约25%的占比。类比推测,核能替代天然气成为世界主导性能源的时间,大概应在2090年前后(下图)。

 

 

 

5 预测结果的比较

 

下表将笔者方案与BP、WEC、IEA和ExxonMobil预测结果进行对比。由表1可见,各方均认为2038年之前天然气是增长最快的能源领域;笔者的方案、IEA 方案及BP方案的外推趋势均倾向于认为天然气可能在2035-2040年超过石油成为世界主导能源。

 

笔者及BP、ExxonMobil方案的趋势外推显示,石油和天然气在一次能源的占比到2050年将依然可能超过50%。到2040年,煤炭在一次能源中占比将依然保持在20%以上,笔者的预测相对谨慎乐观。核能的判断,除BP预测较保守外,笔者及ExxonMobil均倾向认为到2040 年占比介于6.78% ~6.93%。可再生能源2035 年占比为13.67% ~15.85%,2040年为14.00%~17.52%,其中,笔者的方案较谨慎。

 

 

 

三、世界能源技术革命特征分析

 

世界能源技术革命包括发生在一次能源和二次能源领域的技术革命,两者分别对能源生产和能源消费产生革命性影响。其中,世界一次能源技术革命具有两个层次:第一层次是决定世界未来主导性能源的技术革命(以下简称“世界一次新能源技术革命”),第二层次是发生在传统一次能源领域的技术革命(以下简称“世界一次传统能源技术革命”)。

 

1 世界一次新能源技术革命

 

世界一次新能源技术革命是指人类有史以来关于一次能源开发和利用方式上的重大技术创新,其使相关新能源被普遍应用于人类社会经济和工业活动中,进而发展成为世界主导性能源,并带来社会形态和工业形态广泛变革,因而通常也被用作世界工业革命兴起的标志。

 

如1769年瓦特的单动式蒸汽机和1886年戴姆勒的内燃机发明,其不仅是煤炭和石油能源领域的技术革命,同时也被视为世界第一、第二次工业革命的里程碑。1959年世界首艘LNG船(甲烷先锋号)的首航标志天然气进入国际化发展阶段,可视为低碳时代的开端,虽因天然气的“过渡性能源”地位,未对世界工业体系构成颠覆性变革,但该时间节点具有特殊的预测价值。

 

值得注意的是,以上世界一次新能源技术革命都出现在世界主导性能源的更替时期,都与世界科技革命或世界工业革命形影相随,相邻两次新能源技术革命的时间相距73~117年(上图)。如1769年煤炭能源利用技术革命(蒸汽机)伴随世界第一次科技革命和第一次工业革命;1886年内燃机发明与煤炭替代木柴时间基本一致,并伴随世界第二次科技革命和世界第二次工业革命;1959年LNG 船首航与石油替代煤炭时间基本一致,伴随世界第三次科技革命,此后人类文明进入信息革命时代。

 

根据IEA/NEA 核能技术路线图,受控核聚变(原型堆)技术将在2021-2030年设计建造原型堆,在21世纪中叶建成商业示范堆(DEMO)。其与笔者从两种不同视角独立预测的结果都显示,受控核聚变技术革命时间与天然气替代石油的时间都可能出现在2035年前后,该时间节点与LNG首航时间相距76年。因此,可能具有划时代的意义。

 

结合2000年以来各大国科技创新技术推断,2035年受控核聚变技术革命与电力技术、量子信息科技等领域重大科技创新的结合,可能带来第四次世界科技革命和世界新工业革命。其中,第四次世界科技革命将主要集中在能源、电力、量子调控与信息、材料、仿生技术等领域。新工业革命将主要表现为能源结构多元化、组织形态网络化、生产系统智能化、产品制造个性化。

 

可再生能源技术革命与世界一次新能源技术革命大多同期出现。如标志水电工业兴起的水涡轮机技术创新与内燃机发明基本同期(1833—1870年);标志太阳能产业兴起的实用型硅太阳能电池和带石英窗的斯特林发动机技术创新与LNG 船首航基本同期(1945-1965年)。多种一次能源技术革命在世界主导性能源更替之际集中出现的原因,主要在于这一时期的人类社会往往出现广泛的能源忧患,后者将极大地激励能源技术创新。

 

由以上分析可见,世界一次新能源技术革命可能出现在核能领域,受控核聚变(原型堆)取得革命性突破的时间可能在2035年前后。而在世界主导性能源更替之际,下一代世界主导性能源便开始孕育,以此支撑人类文明的生生不息。面临多种新能源竞逐,需要科学甄别未来的世界主导性能源类型,做好国家能源战略布局。

 

2 世界一次传统能源技术革命

 

在新一代主导性能源漫长的孕育和成长初期(大于55年),天然气能源将快速发展并带动世界油气工业进入全新时期。大量历史数据显示,从基础科学和应用技术革命到油气资源技术重大突破通常需要10~20年。如1964年数字地震技术革命与1946年世界首台计算机发明相距18年;1983年斯伦贝谢首次将阿帕网(Advanced Research Projects Agency Network)用于石油工程,与1968年美国军方着手组建阿帕网相距15年;1981年斯伦贝谢的光纤压力传感器发明,与1970年Corning Glass首次制造出世界上第一根超低耗光纤相距11年。

 

由此推断2035-2050年将是世界油气工业技术创新活动极其活跃的时期,这个时期的重大技术突破对世界油气工业技术发展的影响可能长达半个世纪以上,典型如20世纪50年代兴起的科学钻井,60年代初兴起的数字地震技术是世界第三次科技革命向一次能源领域聚焦和转化的结果,支撑世界油气工业半个多世纪的发展。

 

根据当前世界能源技术和世界科技前沿分析,2015-2035年决定传统能源生产的重大技术创新主要受益于纳米传感器、材料科学、海量数据传输、智能控制、生物工程等技术革命的影响,呈现一体化、信息化、智能化、微型化、个性化、低成本等特征。

 

可预见的重大技术创新包括基于纳米传感器的高分辨率多波多分量地震勘探技术、增强前视高分辨率随钻导向技术及智能钻井技术、大幅提高采收率的纳米采油技术、与新型材料有关的陆相致密油压采一体化技术、深海油气集约化开采技术、天然气水合物开采技术、天然气化工和新型运输燃料技术、煤炭原位气化等洁煤技术,以及新一代太阳能技术等。

 

在2035年之后,一旦受控核聚变(原型堆)技术和量子调控技术等获得突破,将快速改变油气能源技术形态,可能发展仿生井、新一代无水压裂、化石能源原位转化等革命性技术。这些重大技术创新与网络化、个性化消费模式的结合,将给世界传统能源工业带来革命性的转变。

 

世界主导性能源更替时期的能源消费和利用的重大技术创造,往往因动力源的转型而出现戏剧性的变化。以内燃机为例,从1876年奥托的四冲程燃煤内燃机,到1886年戴姆勒燃油内燃机仅相距10年,后者成为世界第二次工业革命的里程碑。类似的,从1863年西蒙·布尔吉发明的以压缩空气为发动机的潜艇,到约翰.霍兰德的“芬尼公羊号”因采用汽油为潜艇动力,而成为现代潜艇之父,期间仅间隔20年。

 

实际上,能源革命大多发端于消费端,如波音公司开发核能激光引擎,沙特阿美公司在底特律设立面向运输燃料的研发中心等。由于中国国有油气企业主体上是上下游一体化的。因此,需要高度重视下游技术革命。

 

3 世界电力技术革命

 

电力技术作为多元化一次能源体系向社会经济体系供血的统一能量转化机制,不仅与世界能源技术革命形影相随,而且是能源消费革命、能源体制革命的枢纽。世界近代史上两次能源技术革命都伴随电力技术革命。

 

如1752年富兰克林发现电与1769年蒸汽机技术革命基本同期,19世纪70年代发电机工程样机问世与1883年内燃机技术革命基本同期。从1837年库克的电报,1949年的第一台电子计算机,到当代琳琅满目的电器和电力交通,都是建立在电力技术革命基础上的能源消费革命。而由于电力技术是多种一次能源的聚合平台,因而成为各国政府调节一次能源政策的枢纽。

 

根据当前全球储电、长输电和智能电网等电力技术发展趋势分析,2035年前后可能再次迎来电力技术革命。其与节能技术的结合,将使更加多元化的能源体系得到高效整合和利用,并为下一个世纪核能大规模应用奠定工业和社会经济基础。

 

四、对中国能源战略研究的启示与建议

 

综合以上分析显示,世界能源体系在2035年前后可能将发生实质性变化。届时,天然气在世界一次能源的占比可能超过石油,核聚变技术和电力技术可能获得实质性突破;同期也将迎来世界第四次科技革命和新一轮的世界工业革命。

 

由于石油和天然气的产业协同性,油气工业在世界能源体系的主导地位还将保持相当长的时间;煤炭依然将长期保持其主要能源地位,可再生能源在一次能源中的占比将持续增加,核能将成为下一世纪的世界主导性能源。而电力工业作为多元化能源体系的整合平台,将在这轮世界能源体系转型过程中发挥十分重要的枢纽的作用。

 

中国作为当今世界第一大能源消费国和最重要的经济体之一,需要在世界能源体系和工业体系重大转型过程中,根据自身资源结构特征和发展基础,选择优势发展路线,顺势而为,占据战略制高点。

具体而言,中国需要从以下6个方面着手:

 

1)在核能技术领域,根据国家核能“压水堆、快堆、聚变堆三步走”的战略,做好未来多期技术换代的产业布局及产能接替的优化设计。发展受控核聚变核心技术,力求成为世界核聚变技术的引领力量之一,为占据下一个世纪核能制高点奠定坚实的发展基础;因循世界核能一体化、模块化发展趋势,加快“核燃料闭式循环系统”研究与构建,加快革新型模块化小型堆重大技术创新,为2035年以后核能技术的快速发展和转化奠定产业化基础。

 

2)在油气技术领域,稳油兴气、陆海并举,充分利用页岩气革命带来的发展机遇,深化油气勘探开发理论、转变勘探思路、打造六大技术群,即传统油气区常规油气二次勘探、大幅提高采收率、深海油气集约化开采、深层页岩气、陆相致密油、超深层常规油气,并积极培育油页岩原位开采和天然气水合物开采技术。在下游领域,全面加快炼油和油气化工技术创新,打造新一代技术群,通过终端消费模式创新,逆向带动产业转型。全面加强对世界基础科技和应用技术前沿热点及未来主要发展方向的跟踪、分析和远期预测,针对可能出现在2035—2050年历史机遇期的重大技术方向,加快核心技术培育和创新体系布局,为从“跟随”走向“引领”奠定创新发展基础。

 

3)在煤炭技术领域,控量提质,坚持走高效洁煤绿色发展之路。以全产业链一体化闭环发展为主要方向,以高能效(燃煤发电效率超过50%)和CO2 零排放为主要发展目标,加快发展新一代整体煤气化联合循环发电(IGCC)、超超临界高效发电、CO2 捕集与利用、煤矿区生态修复等一系列重大关键技术,积极培育深层煤炭原位开采与利用技术。

 

4)在可再生能源领域,充分利用不同地区的资源结构特征,走差异化务实发展之路,为分布式能源系统提供多元能源供给,为煤炭和核能生态发展提供协同发展途径。重点加快熔融盐、DSG 槽式太阳能热发电等关键技术攻关,加大新型材料、传感器技术等重大科技进展向可再生能源领域的跨界融合,积极开展生物质能源与煤、核等能源开采生态系统的协同模式探索及关键技术研究。

 

5)在电力和节能领域,加快能源资源多元化整合步伐、提高能源利用效率,并为下个世纪核能的大规模利用奠定工业基础。重点攻关石墨烯电池等规模化新型储能(电)技术、能源路由器、大规模交直流混联电网装备等智能电网等重大关键技术,持续攻关信息化社会生活领域节能、电力电子节能、低温余热发电和先进交通运输节能等关键技术。

 

6)针对2035年前后能源体系可能出现的重大变化,加快国家层面能源资源有序利用和协同发展战略研究;按基础科学、应用技术、(能源)工程技术三个层次构建国家(能源)科技立体创新体系,研究适应“互联网+”和微创业态发展环境的科技创新体制机制,为我国能源技术从跟随到引领的发展提供结构和政策基础。(其他作者为路保平,原载《天然气工业》)

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