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极速快3平台 能源发展趋势与能源科技发展倾向 推翻性技术是最大变数
浏览:149 发布日期:2020-06-13

中国网/中国发展门户网讯当代社会,能源、粮食和水是人类赖以生存的三大必需品。能源关乎人类社会的周详发展,与国内生产总值(GDP)息戚与共(图 1)。

能源发展前景展望对国家政策制定和企业战略谋划都意义壮大。能源科技的发展将深切地影响异日能源格局,“科技决定能源的异日,科技创造异日的能源”。为此,各国相等偏重能源科技的发展,并制定能源战略计划,如美国的《周详能源战略》、欧盟的《2050 能源技术路线图》、日本的《面向 2030 年能源环境创新战略》等。

吾国《能源技术革命创新走动计划(2016—2030年)》挑出,到 2030 年,建成与国情相体面的完善的能源技术创新体系,能源技术程度坦体达到国际先辈程度,以撑持吾国能源产业与生态环境和谐可赓续发展,以及进入世界能源技术强国走列的搏斗现在标。该计划安放了 15 个重点周围,别离是:煤炭无害化挖掘技术,专门规油气和深层、深海油气开发技术,煤炭洁净高效行使技术,二氧化碳捕集、行使与封存技术,先辈核能技术,乏燃料后处理与高放废物坦然处理处置技术,高效太阳能行使技术,大型风电技术,氢能与燃料电池技术,生物质、海洋、地热能行使技术,高效燃气轮机技术,先辈储能技术,当代电网关键技术、能源互联网技术,以及节能与能效升迁技术,从而对吾国能源技术体系异日发展做了周详论述。

中国工程院于 2015 年启动了“吾国能源技术革命体系战略钻研”壮大询问项现在,从核能、风能、太阳能、储能、油气、煤炭、水能、生物质能、智能电网与能源网融相符等九大能源技术周围开展钻研,制定了前瞻性技术(2020 年)、创新性技术(2030 年)和推翻性技术(2050 年)三阶段发展的能源技术路线。

近年来,随着资源与环境的双重收敛,以及能源科技挺进,新能源成本迅速降矮,能源洁净矮碳添速转型已成为全球发展趋势。能源转型不光陪同着产业结构调整,同时也是能源科技挺进的主要驱动力,科技挺进与能源转型相互促进极速快3平台,正在深切转折能源发展的前景。

能源近况与发展趋势

2019 年,全球能源消耗总量达到了 138.62 亿吨油当量;其中,石油 44.7 亿吨油当量,煤炭 38.3 亿吨油当量,天然气 34.3 亿吨油当量,化石能源总的占比为 84.62%,比 2010 年降矮了 2 个百分点。同时,天然气长足发展,2019 年消耗量是 1965 年的 6.35 倍,占比从 15% 添长到 24.7%。更添洁净的天然气替代了大量石油和煤炭。

对于异日能源发展趋势,吾们重点分析了自 2016 年以来的“变”与“不变”,在“不变”中坚守,在“变”中调整。

近 10 年来,全球能源发展的主要趋势异国转折。对于异日能源需求添长,世界上许众著名钻研机构都进走过展望(图 2):可新生能源和天然气将成为已足异日全球能源需求添长的主要来源,“矮碳化”和“众元化”是异日能源发展的主要趋势与特征。随着太阳能、风能、地热能、海洋能及储能等新能源迅速发展,能源正从以前以煤炭、油气、电力荟萃式资源供给,向荟萃式与“松散式”并重发展。随着各栽新闻化技术在能源周围中的行使,稀奇是“数字化”技术逐步打破了迥异能源品栽间的壁垒,也成为异日的一大发展趋势。在能源界,“异国哪个国家能够在能源题目上独善其身”“技术异国国界”已经成为行家的共识。全球能源互联网概念的挑出与全球能源互联网发展配相符机关的成立是能源“国际化”的一个主要标志。美国著名学者杰里米·里夫金在其著作《第三次工业革命》中,最先挑出了能源互联网的愿景,引发了国内外的普及关注。2015 年 9 月 26 日,国家主席习近平在说相符国发展峰会上发外主要说话,倡议探讨构建全球能源互联网,推动以洁净和绿色的方式已足全球电力需求,这是对传统能源发展不悦目的历史超越和壮大创新。能源科技国际配相符越来越普及,强度越来越大,投资 100 亿美元的国际热核聚变实验堆配相符项现在(ITER),就是一个典型案例。矮碳化、众元化、松散化、数字化和全球化将是异日能源发展的主要倾向。

在足够意识这些“不变”特征的同时,识别转折的特征与发展趋势,是题目的关键。自 2018 年以来,美国把中国确定为竞争对手,特朗普当局挑首了中美经贸摩擦。继后,美国国内请求与中国科技脱钩甚至是周详脱钩的呼声甚嚣尘上,这是包括能源科技周围在内的中国科技面临的壮大挑衅。吾们要往失踪幻想,早做准备,坚持以吾为主和盛开配相符的方针,添大自立研发力度。新冠肺热疫情和石油价格战的影响叠添,极大地打压了石油价格。2020 年 3—4 月国际油价沿途下跌,4 月 20 日,美国西德克萨斯轻质中心基原油(WTI)期货价格更是跌至 -37.3 美元/桶,开历史先河!今后一个时期,油价矮于 60 美元/桶是也许率事件。人造智能、区块链等技术突飞猛进,将深切地影响异日能源的发展,在某栽程度上将转折能源格局与业态。推翻性技术首终陪同着人类科技挺进史,具有不能意料属性。只有实在把握这些发展趋势,才有能够对异日能源科技发展趋势做出较为实在判定。

矮成本技术将是企业的核心竞争力

1967 年,美国石油地质学家 Hubbert竖立了用于展望油田累计产量和最后可采储量的“钟形”模型。此后,石油峰值论一度通走,石油资源稀缺性被太甚强调。在如许的背景下,获取更众油气储量成为绝大无数石油公司尤其是国际大石油公司的主要战略现在标之一,那是一个“资源为王”的时代。

美国“页岩革命”的成功,清除了人们对油气资源稀缺性的不安。据美国能源新闻署(EIA)的评价效果,全球石油和天然气技术可采资源总量别离众达33 570 亿桶和 648 万亿立方米,油气资源不再稀缺。此外,原由太阳能、风能的行使,能源变得可新生,取之不尽,用之不息。谁拥有技术,谁就拥有能源资源,这是一个“技术为王”的时代。

在“技术为王”的时代,获取能源资源的成本或效果是决定成败之关键所在,所以发展矮成本技术是异日主要趋势。近年来,可新生能源的迅速发展就得好于其成本的大幅降矮。2018 年公用事业周围光伏发电的添权平均平准化电力成本(LCOE)相较 2010 年降矮了 77%,陆上风电的降幅也有 35%。美国能源新闻署展望,美国 2022 年后投产的风电和太阳能发电项方针 LCOE 都将矮于燃气发电。在荟萃式可新生能源发电大幅降矮成本和迅速发展的同时,松散式发电的发展也在添速。据光伏协会公布的数据,2018 年中国新添分布式光伏装机 2 320 万千瓦,占比为 52.7%,第一次超过了荟萃式光伏;2019 年这栽势头不息维持,而且幼周围的户用分布式光伏占了将近一半。

矮成本可新生能源技术是能源科技发展的重点周围。太阳能和风能是异日可新生能源的主体,而降矮成本、挑高技术成熟度和构建正当的商业模式是可新生能源异日的发展倾向。在风能周围,异日技术发展倾向主要有大功率风电机组整机设计、风机运维与故障诊断、大功率无线输电的高空风力发电技术等。在太阳能周围,必要重点发展太阳能光热发电、薄膜电池技术、太阳能制氢技术、可穿戴软性灵巧太阳电池技术等。

油气周围的矮成本技术也是能源科技发展关注的焦点。到 2050 年,油气在一次能源消耗结构中占比仍将保持在 50% 旁边,这已成为业界共识。在近期储量添长最快的深水油气周围,浮式天然气生产、处理、液化、蓄积和卸载一体化平台(FLNG)及海底生产设备的行使,再添上结构的不息优化,生产成本可降至每桶 50 美元以下。页岩油气是今后添储上产的另一主要周围,2012—2016 年美国页岩油开发的均衡油价总体上降矮了 50%,技术挺进贡献了 1/3 的降幅。

矮成本油气技术发展倾向许众。在地球物理勘探方面,主要包括智能高效采集技术、基于深度学习的地球物理原料自动处理息争释技术,以及物探全过程智能管理技术等。在钻完井工程方面,主要包括准确导向的智能自动钻完井技术、钻完井工程地质一体化及井筒完善性技术、智能化压裂装备与技术,以及智能化机器人压裂施工技术等。在油气田生产经营方面,主要包括基于大数据和深度学习的新一代人造智能油田技术、石油工业智能云网平台技术,以及人造智能机器人技术等。

新闻技术将重塑能源异日

现在,世界正在经历第四次工业革命,新闻技术雨后春笋,大数据、人造智能、区块链等技术迅速发展。这些新兴科学技术为能源走业的发展创造了机遇,它们与能源走业的深度融相符是获取矮成本技术的主要途径。矮成本技术将转折世界能源的发展格局,进而重塑异日的能源走业。

能源走业是最早得好于数字化的走业。电厂、煤矿和油气田很早就已最先行使计算机等新闻技术来挑高自动化和管理的程度,现在更挑出了数字电厂、数字矿山、数字油田、数字炼厂等概念,这些极大地挑高了做事生产率,降矮了人造成本。现在及今后一个时期,是从数字化到智能化的时代。智能电厂、矿山、油田和炼厂,将进一步优化生产流程,精简机议和人员——工厂“无人化管理”是基本模式,这将极大地转折走业生态。

新闻技术正在从更广和更深的层次对能源体系进走重构。从生产端到消耗端,数字化将编制地转折能源的整个产业链和生态体系,使整个产业链的每个环节都有机地结相符首来,从而极大地挑高能源行使效果。华为、阿里巴巴、腾讯、谷歌、特斯拉等新兴的技术公司都纷纷在能源周围开展营业——经历大数据、人造智能等手法,挑高整个编制的变通性,从而极大地挑高能效,进而转折整个走业的产业链结议和商业模式。

区块链技术将为能源走业注入新动力。区块链技术在能源周围已经被愈添普及地行使,在以原油为代外的能源营业平台、可新生电力的点对点营业、电动汽车充电、电网资产管理、绿证追踪管理甚至虚拟能源货币等周围都已展现头角,这将会给能源周围带来更深切的转折。

数字化转型将重塑油气走业。新一代人造智能技术在石油工业上游的周详集成创新行使,将产生新一代人造智能油田技术,实现对油气走业传统流程的升级优化和机关再造,大幅度降矮油气走业成本,添强企业竞争力和油气走业赓续生存的能力。

推翻性技术是异日能源最大变数

能源科技是当今科技创新最主要和最活跃的周围之一。在油气、氢能、储能、核聚变能等方面都有能够展现推翻性新技术,岂论哪一栽推翻性技术展现,都会极大地转折世界能源供需格局。

油气周围的推翻性技术

程度井众段净水压裂技术将使页岩油气实现经济有效的挖掘。这一推翻性技术会极大地转折全球能源格局。行使物理与化学相结相符的形式,对矮成熟度页岩油、稠油进走原位改质,这有能够是继“页岩革命”之后的另一次革命。一旦这一推翻性技术取得成功,又一庞大油气资源将得以经济、有效的开发和行使。纳米技术和新原料也有能够催生出推翻性的油气挑高采收率技术,如地下纳米机器人驱油和地下油水别离技术等。众用途激光工具与钻井技术结相符,也许能够推翻传统的钻井方式,即由激光熔融替代死板破岩,挑高钻井效果。

氢能源技术

氢能源技术在能源周围产生推翻性影响的关键在于矮成本、高性能的氢燃料电池技术和矮成本、高效果的工业化制氢技术。近年来,世界各国都已意识到氢能行为二次能源在能源转型中的主要性,许众国家都高度偏重氢能源产业的发展,把氢能源产业升迁到国家能源战略的高度,制定氢能发展战略,并出台促进其发展的扶持政策。一旦借助石墨烯、纳米超原料等新原料的电解制氢技术取得壮大突破,氢燃料大周围甚至十足替代化石燃料将是有能够的。随着新原料聚相符物电解质膜燃料电池技术的成熟和有关基础设施的完善,以氢能为动力的汽车、火车和轮船等将替代燃油机动车成为主要的交通工具。欧洲已经开展不少天然气管道掺输氢气的试验项现在,以期为氢产业大周围发展做好准备。

储能技术

储能技术被称为“能源革命的撑持技术”,在许众方面都将发挥壮大的作用。对于电力编制而言,储能可为电网挑供调峰调频、削峰填谷、暗启动、需求反答撑持等众栽服务,升迁传统电力编制的变通性、经济性和坦然性。在可新生能源开发方面,储能可隐微挑高风电和太阳能发电的消纳程度,撑持分布式电力及微网。随着分布式光伏、幼型生物质能源、天然气冷-热-电三联供、燃料电池平分布式能源技术的日好成熟,以及有关的储能、数字化等技术的挺进,分布式能源异日还将获得更添迅猛的发展。在交通方面,储能将在能源互联互通、融相符新能源汽车在内的聪明交通网络方面首到关键作用。有能够为能源走业带来推翻性影响的是基于新原料的新式电池储能技术,如石墨烯超级电容器、碳纳米原料自储能器件、超导电磁储能技术等。倘若矮成本高效果的储能技术展现并投入大周围商业化行使,将极大地促进可新生能源的发展,使新能源交通工具大周围甚至十足替代燃油交通工具。

可控核聚变技术

核聚变能是人类理想中的最终能源,具有诸众上风。可控核聚变的主流技术方案主要有 2 栽,即磁收敛核聚变(MFC)和惯性收敛核聚变(IFC)。现在,世界上的核聚变有关钻研计划比较众,如国际热核聚变实验堆(ITER)计划、美国国家点火装配(NIF)、美国悬浮偶极子试验装配(LDX)、美国 Z-IFE 装配、美国 Lawrenceville Plasma Physics 钻研项现在、美国 FRX-L 钻研项现在、添拿大通用聚变、欧洲高功率激光能源钻研(HiPER)计划和德国 Wendelstein 7-X 等。中国于 2007 年正式添入 ITER 计划,同时也在大力推动国内的核聚变科学技术钻研。吾国已完善完善了聚变工程实验堆(CFETR)概念设计,现在正在开展工程设计。中国环流器二号 A装配(HL-2A)和全超导托卡马克核聚变实验装配(EAST)等大科学装配也先后建成,众项物理实验钻研收获居于世界前线。HL-2A 在国内首次实现了偏滤器位形放电、高收敛模式运走。2017 年 7 月,EAST 活着界上首次实现了 5 000 万度等离子体赓续放电 101.2 秒的高收敛运走,再次创造了磁收敛核聚变钻研新的世界纪录。

随着减排和环境珍惜现象的日好厉峻,在新能源和智能化等技术挺进和成本迅速消极的推动下,全球能源沿着众元化、矮碳化、松散化、数字化和全球化的倾向添速转型,正在进入一个能源转型发展的时代。同时,中美经贸摩擦、沙俄油价战、新冠肺热疫情等使能源异日发展足够不确定性。新的能源技术和新的商业模式将转折传统的能源供答模式,综相符能源服务会逐步成为主流。新能源和天然气等洁净能源将已足异日大片面新添的能源需求,能源体系也将发生结构性的转折。矮成本技术将成为异日能源科技发展的主流,人造智能等新闻技术将重塑能源异日。异日在油气、氢能、储能、核聚变能等周围都有能够展现推翻性新技术,从而根本性地转折异日能源的图景。实在把握能源技术发展趋势,对于请示科技创新的倾向,以及国家制定能源政策和企业战略转型都具有主要意义。(金之钧,中国科学院院士,北京大学能源钻研院创首院长、教授,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发钻研院教授;白振瑞,中国石油化工股份有限公司石油勘探开发钻研院;杨雷,北京大学能源钻研院。《中国科学院院刊》供稿)

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