隨著新一輪工業(yè)革命興起，應(yīng)對氣候變化達(dá)成全球共識(shí)，能源技術(shù)成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革、實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的源動(dòng)力。目前，世界主要國家和地區(qū)均把能源技術(shù)視為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)革命的突破口，從能源戰(zhàn)略的高度制定各種能源技術(shù)規(guī)劃、采取行動(dòng)加快能源科技創(chuàng)新，以增強(qiáng)國際競爭力。同時(shí)，能源技術(shù)開發(fā)的最新動(dòng)態(tài)也預(yù)示著未來全球能源發(fā)展趨勢。

一

世界主要國家能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略布局

1.歐盟：升級(jí)版戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃開展研究與創(chuàng)新優(yōu)先行動(dòng)

早在上世紀(jì)70年代，歐盟的前身——歐共體委員會(huì)推出了《1977～1980年歐洲共同體科技政策指南》，標(biāo)志著歐洲統(tǒng)一的科技研發(fā)合作戰(zhàn)略形成。1983年，歐共體為協(xié)調(diào)成員國科技政策，搭建歐洲企業(yè)間合作平臺(tái)，加強(qiáng)在高技術(shù)領(lǐng)域的商業(yè)競爭力，推出了第一個(gè)《技術(shù)研發(fā)框架計(jì)劃》。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著能源、環(huán)境問題的凸顯，歐盟依托科技框架計(jì)劃加強(qiáng)了能源技術(shù)研發(fā)，尤其是2007～2013年執(zhí)行的歐盟第七科技框架計(jì)劃(FP7)將能源列為獨(dú)立的優(yōu)先領(lǐng)域，目標(biāo)就是要優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，提高能源效率，應(yīng)對能源供應(yīng)安全和氣候變化，提高歐洲工業(yè)競爭力。

2008年，歐盟實(shí)施的《歐洲戰(zhàn)略性能源技術(shù)規(guī)劃》是歐盟指導(dǎo)能源技術(shù)發(fā)展的戰(zhàn)略性文件，體現(xiàn)了當(dāng)時(shí)歐盟對能源技術(shù)發(fā)展的新認(rèn)識(shí)和新判斷。2013年12月，歐盟出臺(tái)了《Horizon2020研究創(chuàng)新計(jì)劃（H2020）》。H2020是歐洲最大的研究創(chuàng)新計(jì)劃，經(jīng)費(fèi)近800億歐元，時(shí)間跨度從2014年到2020年，主要涉及生物技術(shù)、能源、環(huán)境與氣候變化等領(lǐng)域?！禜2020能源規(guī)劃》是其中的重要組成部分，體現(xiàn)了歐盟對能源技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的最新認(rèn)識(shí)和理念。

2014年新一屆歐盟委員會(huì)上臺(tái)后全面實(shí)施能源聯(lián)盟戰(zhàn)略，旨在全面提升歐洲能源體系抵御能源、氣候及經(jīng)濟(jì)安全風(fēng)險(xiǎn)的能力。2015年9月，歐盟委員會(huì)公布了升級(jí)版的《歐盟戰(zhàn)略能源技術(shù)計(jì)劃》，這一計(jì)劃改變以往單純從技術(shù)維度來規(guī)劃發(fā)展的方式，而是將能源系統(tǒng)視為一個(gè)整體來聚焦轉(zhuǎn)型面臨的若干關(guān)鍵挑戰(zhàn)與目標(biāo)，以應(yīng)用為導(dǎo)向打造能源科技創(chuàng)新全價(jià)值鏈，圍繞可再生能源、智能能源系統(tǒng)、能效和可持續(xù)交通四個(gè)核心優(yōu)先領(lǐng)域以及碳捕集與封存和核能兩個(gè)適用于部分成員國的特定領(lǐng)域，開展十大研究與創(chuàng)新優(yōu)先行動(dòng)，包括：開發(fā)高性能可再生能源技術(shù)及系統(tǒng)集成，降低可再生能源關(guān)鍵技術(shù)成本，開發(fā)智能房屋技術(shù)與服務(wù)，提高能源系統(tǒng)靈活性、安全性和智能化，開發(fā)和應(yīng)用低能耗建筑新材料與技術(shù)。

2.美國：保持可再生能源產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的世界領(lǐng)先地位

過去的十幾年間，非常規(guī)油氣生產(chǎn)技術(shù)的突破扭轉(zhuǎn)了美國幾十年本土油氣產(chǎn)量下降的趨勢。為了復(fù)蘇美國經(jīng)濟(jì)、應(yīng)對能源安全和氣候變化，實(shí)現(xiàn)能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，推進(jìn)美國能源獨(dú)立進(jìn)程，奧巴馬政府自2009年上臺(tái)后，便高舉“能源獨(dú)立”旗幟，出臺(tái)一系列新能源政策和戰(zhàn)略計(jì)劃，掀起了一場自美國成立以來最大規(guī)模的能源革命。在推動(dòng)美國能源革命進(jìn)程當(dāng)中，奧巴馬政府從戰(zhàn)略到戰(zhàn)術(shù)層面有四大重點(diǎn)舉措：首先，發(fā)布《未來能源安全藍(lán)圖》，明確美國未來20年的能源發(fā)展目標(biāo)，強(qiáng)調(diào)通過安全有序地?cái)U(kuò)大國內(nèi)油氣資源生產(chǎn)、充分發(fā)揮清潔能源潛力和大力推動(dòng)科技創(chuàng)新等工作來保障美國能源安全；其次，推行《全面能源戰(zhàn)略》，變革美國能源體系，中心目標(biāo)是開發(fā)和部署低碳技術(shù)，為清潔能源未來發(fā)展奠定基礎(chǔ)，并在經(jīng)濟(jì)和國家安全方面帶來顯著效益；第三，出臺(tái)清潔電力計(jì)劃，全面推動(dòng)燃煤電廠減排，擴(kuò)大可再生能源發(fā)展，進(jìn)一步促進(jìn)美國電力乃至能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化調(diào)整；第四，推動(dòng)能源科技體制機(jī)制改革，降低能源創(chuàng)新全價(jià)值鏈成本。

此次革命提出基礎(chǔ)科學(xué)與應(yīng)用能源研發(fā)融合的戰(zhàn)略指導(dǎo)思想，設(shè)立了三個(gè)能源研發(fā)平臺(tái)和機(jī)構(gòu)（先進(jìn)能源研究計(jì)劃署、能源前沿研究中心和能源創(chuàng)新中心），有效整合產(chǎn)學(xué)研各方資源，支持變革性能源技術(shù)開發(fā)，確保美國搶占新能源技術(shù)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。得益于奧巴馬時(shí)期推出的各項(xiàng)能源戰(zhàn)略，美國能源結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著變化，已成功由傳統(tǒng)的能源進(jìn)口大國轉(zhuǎn)變?yōu)槟茉闯隹趪?br />
2014年5月，美國總統(tǒng)行政辦公室對外發(fā)布了《全方位能源戰(zhàn)略——通向經(jīng)濟(jì)可持續(xù)增長之路》的報(bào)告。在能源技術(shù)領(lǐng)域，報(bào)告將發(fā)展低碳技術(shù)、為清潔能源未來發(fā)展奠基作為能源戰(zhàn)略支點(diǎn)，在展望未來清潔發(fā)展目標(biāo)時(shí)，特別強(qiáng)調(diào)美國要在可再生能源技術(shù)上取得領(lǐng)先。

2017年3月，以總統(tǒng)特朗普為首的新一屆美國政府推出了《美國優(yōu)先能源計(jì)劃》。該計(jì)劃延續(xù)了美國追求能源獨(dú)立的基本思想，致力于降低能源成本，最大化利用國內(nèi)能源資源，尤其是傳統(tǒng)的化石燃料。新政府更傾向于傳統(tǒng)能源，特朗普能源政策框架中，油氣、煤炭等傳統(tǒng)能源地位突出。但能源產(chǎn)業(yè)作為美國立國之本，保持可再生能源產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的世界領(lǐng)先地位，仍是美政府的重要政策選擇。

2017年6月，美國“能源周”期間，特朗普提出“能源主導(dǎo)”戰(zhàn)略新思路，即將能源作為一種重要戰(zhàn)略資源，擴(kuò)大能源出口，在實(shí)現(xiàn)能源獨(dú)立的同時(shí)謀求世界能源霸主的發(fā)展之路。未來，特朗普政府對美國能源技術(shù)發(fā)展趨勢的政策引導(dǎo)和調(diào)節(jié)還有待觀察。

3.日本：從“低碳化”邁向“脫碳化”實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型

日本是能源消費(fèi)大國，同時(shí)其傳統(tǒng)能源的資源量十分有限。日本政府發(fā)布的能源與環(huán)境創(chuàng)新發(fā)展戰(zhàn)略（NESTI2050）主要目標(biāo)是推動(dòng)低碳能源的發(fā)展，節(jié)能和減少溫室氣體排放的創(chuàng)新技術(shù)是日本能源技術(shù)優(yōu)先發(fā)展的重要方向。

2010年6月，日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布以“保護(hù)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)增長”為主題的《能源戰(zhàn)略計(jì)劃》，強(qiáng)調(diào)大力發(fā)展核能，構(gòu)建以核電為主的低碳電源。隨著世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展和能源格局的變動(dòng)，日本對本國的能源戰(zhàn)略不斷作出調(diào)整。在經(jīng)過福島核事故之后，日本在能源科技發(fā)展重點(diǎn)上有較大調(diào)整，于2014年修訂了《能源戰(zhàn)略計(jì)劃》，以“3E+S”（能源安全保障、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)境適宜性原則和安全）為能源政策基礎(chǔ)，構(gòu)筑“多層次、多樣化的柔性能源供應(yīng)結(jié)構(gòu)”。指出未來發(fā)展方向是壓縮核電發(fā)展，舉政府之力加快發(fā)展可再生能源，以期創(chuàng)造新的產(chǎn)業(yè)。

2016年4月，日本相繼公布了能源中期和長期戰(zhàn)略方案：一份是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省發(fā)布、面向2030年產(chǎn)業(yè)改革的《能源革新戰(zhàn)略》，從政策改革和技術(shù)開發(fā)兩方面推行新舉措，確定了節(jié)能挖潛、擴(kuò)大可再生能源和構(gòu)建新型能源供給系統(tǒng)這三大改革主題，以實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)，構(gòu)建可再生能源與節(jié)能融合型新能源產(chǎn)業(yè)；另一份是日本政府綜合科技創(chuàng)新會(huì)議發(fā)布、面向2050年技術(shù)前沿的《能源環(huán)境技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略》，主旨是強(qiáng)化政府引導(dǎo)下的研發(fā)體制，通過創(chuàng)新引領(lǐng)世界，保證日本開發(fā)的顛覆性能源技術(shù)廣泛普及，實(shí)現(xiàn)到2050年全球溫室氣體排放減半和構(gòu)建新型能源系統(tǒng)的目標(biāo)。技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略確定了日本將要重點(diǎn)推進(jìn)的五大技術(shù)創(chuàng)新領(lǐng)域，包括：利用大數(shù)據(jù)分析、人工智能、先進(jìn)傳感和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)構(gòu)建智能能源集成管理系統(tǒng)，通過創(chuàng)新制造工藝和先進(jìn)材料開發(fā)實(shí)現(xiàn)深度節(jié)能，新一代蓄電池和氫能制備、儲(chǔ)存與應(yīng)用，新一代光伏發(fā)電和地?zé)岚l(fā)電技術(shù)，以及二氧化碳固定與有效利用。

2017年12月，日本發(fā)布《氫能基本戰(zhàn)略》，規(guī)劃新能源汽車和氫能發(fā)展目標(biāo)，加速推進(jìn)氫能社會(huì)構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)能源供給多元化以提高能源自給率。

2018年7月3日，日本政府公布了最新制定的“第5次能源基本計(jì)劃”，提出了日本能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略的新目標(biāo)、新路徑和新方向，這是一份面向2030年以及2050年的日本能源中長期發(fā)展規(guī)劃的政策指南和行動(dòng)綱領(lǐng)。而此次制定能源政策的指導(dǎo)思想，則提出了“3E+S”升級(jí)版的新理念。在環(huán)保性方面，溫室氣體排放2030年要比2013年削減26%，到2050年則要削減80%，實(shí)現(xiàn)從“低碳化”邁向“脫碳化”的新目標(biāo)。

4.德國：將可再生能源、能效、儲(chǔ)能、電網(wǎng)技術(shù)作為戰(zhàn)略優(yōu)先推進(jìn)領(lǐng)域

德國一貫堅(jiān)持以可再生能源為主導(dǎo)的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，經(jīng)過多年的政策激勵(lì)和研發(fā)支持，在可再生能源技術(shù)和裝備制造方面的實(shí)力位居世界前列。福島核事故后，德國政府率先提出了全面棄核的能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，把可再生能源和能效作為兩大支柱，并以法律形式明確了可再生能源發(fā)展的中長期目標(biāo)，到2050年可再生能源電力占比要達(dá)到80%。在科技層面為支持能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，2011年實(shí)施的第六次能源研究計(jì)劃將可再生能源、能效、儲(chǔ)能、電網(wǎng)技術(shù)作為戰(zhàn)略優(yōu)先推進(jìn)領(lǐng)域。而為了從系統(tǒng)層面推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型解決方案，德國聯(lián)邦教研部于2016年4月公布了未來10年投資4億歐元“哥白尼計(jì)劃”的具體方案，這是德國為促進(jìn)能源轉(zhuǎn)型開展的最大規(guī)模的科研資助行動(dòng)，來自德國230家學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界機(jī)構(gòu)將參與其中，著重關(guān)注四大重點(diǎn)方向，每個(gè)方向均組建一個(gè)產(chǎn)學(xué)研聯(lián)盟集成優(yōu)勢力量攻關(guān)，包括：新的智慧電網(wǎng)架構(gòu)，轉(zhuǎn)化儲(chǔ)存可再生能源過剩電力，高效工業(yè)過程和技術(shù)以適應(yīng)波動(dòng)性電力供給，以及加強(qiáng)能源系統(tǒng)集成創(chuàng)新。

德國政府不僅重視可再生能源技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新工作，還非常重視給予可再生能源發(fā)展堅(jiān)實(shí)的法律制度保障，為此于2000年通過了著名的《可再生能源法》（EEG-2000）。隨著德國可再生能源發(fā)展的情況變化，其對《可再生能源法》不斷進(jìn)行修訂和完善。最新出臺(tái)的《可再生能源法》2017版（EEG-2017）對先前法案內(nèi)容進(jìn)行了全面修訂，主要包括：控制可再生能源年度裝機(jī)容量增長目標(biāo)，補(bǔ)貼重點(diǎn)側(cè)重于更加經(jīng)濟(jì)有效的可再生能源類型(如陸上風(fēng)電和光伏)，實(shí)施上網(wǎng)電價(jià)遞減率與年度新增裝機(jī)容量掛鉤的靈活限額機(jī)制，調(diào)整上網(wǎng)電價(jià)遞減周期等等，采用招投標(biāo)模式來確定可再生電力的補(bǔ)貼額度。這表明德國可再生能源的發(fā)展從過去的全面促進(jìn)和吸引投資階段轉(zhuǎn)變到重點(diǎn)扶持、引導(dǎo)投資和成本控制新階段。

5.俄羅斯：明確燃料動(dòng)力綜合體發(fā)展方向

《俄羅斯2035年前能源戰(zhàn)略草案》和《俄羅斯聯(lián)邦科技發(fā)展戰(zhàn)略》中明確了俄羅斯燃料動(dòng)力綜合體的技術(shù)發(fā)展方向。俄羅斯燃料動(dòng)力綜合體一方面致力于提高傳統(tǒng)能源的效率，另一方面努力打造新型能源，其中包括可再生能源、節(jié)能、分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)等。這兩個(gè)方面在《俄羅斯燃料動(dòng)力綜合體領(lǐng)域2035年前科技發(fā)展預(yù)測》中有詳細(xì)的描述。當(dāng)然，該科技發(fā)展預(yù)測最為重視的還是傳統(tǒng)能源技術(shù)，畢竟，傳統(tǒng)能源在俄羅斯經(jīng)濟(jì)中的地位舉足輕重。

《俄羅斯燃料動(dòng)力綜合體領(lǐng)域2035年前科技發(fā)展預(yù)測》中預(yù)設(shè)了三種全球能源發(fā)展情景，即化石能源新型情景（原油需求增速加快），化石能源低價(jià)情景（原油需求增速放緩）和能源革命情景（向低碳能源轉(zhuǎn)型）。在不同的預(yù)測情景下，俄羅斯對新型能源技術(shù)的需求也將有所不同。大多數(shù)新型能源技術(shù)（包括網(wǎng)絡(luò)蓄電池、氫燃料電池、數(shù)字電網(wǎng)技術(shù)等）都出現(xiàn)在能源革命情景當(dāng)中。該預(yù)測情景還對發(fā)展俄羅斯核電技術(shù)給予了特別的關(guān)注。與此同時(shí)也不難看出，俄羅斯燃料動(dòng)力綜合體對能源革命情景的技術(shù)準(zhǔn)備程度并不充分。

6.法國：大力引進(jìn)氣候?qū)＜?，用清潔能替代煤?br />
2015年，法國議會(huì)正式通過綠色增長能源轉(zhuǎn)型法案，提出到2030年溫室氣體排放將比1990年降低40%，到2050年降低75%（同時(shí)能源消費(fèi)減半），降低化石燃料占比，控制核電裝機(jī)上限為63.2GW，可再生能源在能源結(jié)構(gòu)中占比達(dá)到32%。這一法案被視為謀劃法國能源戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型的重大舉措，旨在讓該國更有效地應(yīng)對氣候變化，加強(qiáng)能源獨(dú)立性，更好地平衡不同的能源供應(yīng)來源。

2017年6月，在特朗普宣布美國退出《巴黎協(xié)定》幾個(gè)小時(shí)后，法國總統(tǒng)馬克龍便邀請心懷不滿的美國科學(xué)家搬到法國：為每位科學(xué)家提供3至5年資助，總計(jì)150萬歐元。在年底舉辦氣候峰會(huì)期間，法國還公布了一份獎(jiǎng)勵(lì)名單，為18名獲獎(jiǎng)氣候?qū)W家提供數(shù)以百萬計(jì)的歐元，資助他們在法國從事研究。

除了加大引進(jìn)人才力度外，馬克龍計(jì)劃未來5年內(nèi)關(guān)閉法國所有燃煤電站，并停止發(fā)放碳?xì)浠衔锟碧皆S可證；維持目前的2030可再生能源目標(biāo)，即清潔能源占比達(dá)32%；將減少安裝可再生能源項(xiàng)目的審批程序，支持智能電網(wǎng)和儲(chǔ)能；到2025年將核電占比降至50%，并關(guān)閉費(fèi)斯內(nèi)姆核電站。

7.英國：注重空氣污染治理，明確淘汰煤電時(shí)間表

英國是最早提出“低碳經(jīng)濟(jì)”的國家，也是第一個(gè)實(shí)施“碳預(yù)算”的國家。早在2011年，英國政府就公布了《英國可再生能源路線圖》，闡述了加快英國可再生能源部署和利用的全面行動(dòng)計(jì)劃，確定了到2020年可再生能源滿足英國15%能源需求的發(fā)展目標(biāo)。2017年10月，英國商業(yè)、能源和工業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）發(fā)布《低碳發(fā)展戰(zhàn)略》報(bào)告，闡述了英國如何在削減碳排放以應(yīng)對氣候變化的同時(shí)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)持續(xù)增長，為英國低碳經(jīng)濟(jì)發(fā)展描繪藍(lán)圖。2017年9月18日，英國首相特雷莎•梅宣布，英國將在2025年之前淘汰煤電，這是英國政府首次明確提出淘汰煤電的時(shí)間表。

2018年是英國《氣候變化法案》生效以來的第10年，2018年6月28日，英國氣候變化委員會(huì)發(fā)布題為《減少英國排放——2018年向議會(huì)提交的進(jìn)展報(bào)告》的報(bào)告，評估了2017年英國的溫室氣體減排進(jìn)展，總結(jié)英國過去10年應(yīng)對氣候變化的成就與經(jīng)驗(yàn)。報(bào)告指出，英國政府必須吸取過去10年的教訓(xùn)，才能實(shí)現(xiàn)其2020年和2030年的法定減排目標(biāo)。除非現(xiàn)在立即采取行動(dòng)，否則公眾將面臨昂貴的低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型成本。

8.韓國：“去核電”成標(biāo)志性重大調(diào)整

韓國新政府“去核電”政策成為近年來能源和產(chǎn)業(yè)政策標(biāo)志性的重大調(diào)整，計(jì)劃終止所有新的核電站建設(shè)計(jì)劃，也不再批準(zhǔn)延期運(yùn)行現(xiàn)有核電站。政府還發(fā)表了核能五年計(jì)劃，將核能技術(shù)的發(fā)展重點(diǎn)轉(zhuǎn)到核電站安全運(yùn)行和拆解技術(shù)等領(lǐng)域。本屆總統(tǒng)任期期滿前計(jì)劃至少關(guān)閉10所老舊火電站，并將對煤電和核電征收環(huán)保稅，以支持更加清潔的天然氣以及水電和太陽能等可再生能源。

此外，韓國電力公社正式對軟銀的超級(jí)電網(wǎng)計(jì)劃表示支持，認(rèn)為該計(jì)劃能夠幫助東北亞國家分享能源供應(yīng)，提升電力體系的安全性和運(yùn)作效率。

9.其他主要國家：積極制定相應(yīng)的低碳能源科技戰(zhàn)略

新發(fā)展和新技術(shù)已經(jīng)加快能源行業(yè)的轉(zhuǎn)變速度，對氣候變化的擔(dān)憂成為向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的促進(jìn)因素，推進(jìn)綠色低碳技術(shù)創(chuàng)新、發(fā)展以可再生能源為主的現(xiàn)代能源體系已經(jīng)成為國際社會(huì)的共識(shí)。除了上述主要國家和地區(qū)，世界其他國家也積極制定相應(yīng)的低碳能源科技戰(zhàn)略。

加拿大是北美主要海洋國家，擁有世界上最長的海岸線，蘊(yùn)含豐富的海洋資源。2011年，加拿大發(fā)布了《加拿大海洋可再生能源技術(shù)路線圖》，提出海洋能源發(fā)展的中長期階段目標(biāo)，以及實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的具體技術(shù)途徑和促進(jìn)條件，以保持加拿大在海洋能源領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，為加拿大創(chuàng)造全新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

作為全球主要原油生產(chǎn)國，沙特阿拉伯在國家科學(xué)、技術(shù)和創(chuàng)新計(jì)劃（Maarifah）中確定了國家技術(shù)長期發(fā)展方向，并將“能源”、“石油和天然氣”、“油氣化工”納入到11項(xiàng)國家關(guān)鍵技術(shù)規(guī)劃當(dāng)中。沙特燃料動(dòng)力綜合體能源規(guī)劃明確將能源作為國家經(jīng)濟(jì)增長的引擎，將能效技術(shù)、節(jié)能技術(shù)、減少對環(huán)境的負(fù)面影響（包括發(fā)展可再生能源）作為優(yōu)先發(fā)展的技術(shù)方向。其中，石油和天然氣規(guī)劃、油氣化工規(guī)劃更是對所有技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了詳細(xì)說明。沙特阿卜杜拉國王科技城（KACST）還為每項(xiàng)技術(shù)規(guī)劃制定了五年期的實(shí)施計(jì)劃。

巴西政府強(qiáng)調(diào)金磚國家在能源領(lǐng)域的互補(bǔ)性，目前巴西已成為中國十大原油供應(yīng)國之一。同時(shí)，巴西認(rèn)為金磚國家在低碳減排領(lǐng)域潛力巨大，在資金、技術(shù)領(lǐng)域共同關(guān)切很多。政府承諾在能效、可再生能源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)和工業(yè)等領(lǐng)域采取有效政策和措施，積極應(yīng)對氣候變化挑戰(zhàn)，并計(jì)劃在國家能源結(jié)構(gòu)中增加可再生能源的比重。巴西力爭到2019年生物能源年產(chǎn)量達(dá)到640億升。水電開發(fā)潛力約2.59億千瓦，發(fā)展空間巨大。

挪威是歐洲經(jīng)濟(jì)區(qū)的成員國，其能源技術(shù)優(yōu)先發(fā)展方向與歐盟十分相似。挪威國家新能源技術(shù)研發(fā)、示范和商業(yè)化戰(zhàn)略（Energi21）將新型可再生能源（太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電）、水電、能效、提高能源系統(tǒng)靈活性，以及碳捕集和存儲(chǔ)（尤其是在燃?xì)獍l(fā)電領(lǐng)域）技術(shù)作為重點(diǎn)。同時(shí)，挪威在歐洲境外擁有不少油氣資源。因此，挪威能源技術(shù)發(fā)展必須要滿足其大陸架開發(fā)的需求，并維護(hù)其油氣生產(chǎn)商的利益。為了發(fā)展油氣技術(shù)，挪威專門制定了21世紀(jì)油氣戰(zhàn)略，內(nèi)容涵蓋石油和天然氣勘探、開采、加工、運(yùn)輸?shù)雀鱾€(gè)環(huán)節(jié)，并將北極地區(qū)油氣田的開發(fā)和環(huán)境保護(hù)作為重點(diǎn)。

二

2017年世界能源技術(shù)發(fā)展回顧與總結(jié)

1.核聚變研究取得重大突破

核聚變能源產(chǎn)生過程不污染環(huán)境、不產(chǎn)生放射性核廢料、安全性高、清潔且資源無限，被視為人類可持續(xù)發(fā)展的最理想的新能源。而想要將核聚變的能量真正利用起來，就必須對核聚變的速度和規(guī)模進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)能量持續(xù)、輸出平穩(wěn)。為此，科學(xué)家正努力研究如何實(shí)現(xiàn)可控核聚變。美歐中核聚變實(shí)驗(yàn)裝置持續(xù)創(chuàng)造紀(jì)錄，穩(wěn)步推進(jìn)受控核聚變的實(shí)現(xiàn)。2016年3月，德國馬普學(xué)會(huì)等離子體物理研究所建造的世界最大仿星器聚變裝置W7-X成功產(chǎn)出首個(gè)氫等離子體，正式啟動(dòng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)；10月，麻省理工學(xué)院Alcator C-Mod核聚變反應(yīng)堆裝置在最后一次實(shí)驗(yàn)中，等離子體壓強(qiáng)首次突破2個(gè)大氣壓達(dá)到2.05個(gè)大氣壓，對應(yīng)的溫度達(dá)到3500萬攝氏度；2017年7月，中國科學(xué)院等離子體物理研究所全超導(dǎo)托卡馬克EAST實(shí)現(xiàn)了101.2秒穩(wěn)態(tài)長脈沖高約束等離子體運(yùn)行，創(chuàng)造了新的世界紀(jì)錄，EAST成為了世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)高約束模式運(yùn)行持續(xù)時(shí)間達(dá)到百秒量級(jí)的托卡馬克核聚變實(shí)驗(yàn)裝置。2017年11月，美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室開啟氘—氚受控核聚變實(shí)驗(yàn)，標(biāo)志著美核聚變研究進(jìn)入全新階段。

2.電化學(xué)儲(chǔ)能成為電網(wǎng)應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)解決新能源接入的首選方案

2016年5月，斯坦福大學(xué)William C. Chueh教授課題組牽頭的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種全新的“同步液態(tài)掃描透射X射線顯微成像（STXM）”技術(shù)，借助該技術(shù)研究人員首次在介觀尺度實(shí)現(xiàn)對鋰離子電池充放電過程中單個(gè)納米顆粒活動(dòng)行為的原位實(shí)時(shí)觀測和成像；2017年2月，勞倫斯伯克利國家實(shí)驗(yàn)室利用集成X射線譜的全場透射顯微成像技術(shù)（FF-TXM-XANES）首次在納米尺度實(shí)現(xiàn)對鋰離子電池充放電循環(huán)過程中鋰錳鎳氧（LiMn1.5Ni0.5O4，LMNO）正極材料相變過程的詳細(xì)觀測研究，揭露了脫鋰過程中LMNO電極相轉(zhuǎn)變機(jī)制；5月，瑞士保羅謝爾研究所研究團(tuán)隊(duì)利用X射線技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)對鋰硫電池放電中間產(chǎn)物的直接觀測，對鋰硫電池反應(yīng)機(jī)理有了進(jìn)一步的深入認(rèn)識(shí)，為設(shè)計(jì)和開發(fā)高性能鋰硫電池提供了重要的科學(xué)理論參考。

3.鈣鈦礦太陽電池技術(shù)新成果層出不窮

鈣鈦礦太陽能電池由敏化太陽能電池改進(jìn)發(fā)展而來，具備更加清潔、便于應(yīng)用、制造成本低和效率高等顯著優(yōu)點(diǎn)。韓國科學(xué)家通過改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池金屬鹵化物吸光材料的制造方法，使這種類型太陽能電池的能量轉(zhuǎn)化效率達(dá)到22.1%，而此前這類電池轉(zhuǎn)化效率的最高紀(jì)錄是20.1%。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院研發(fā)出新型鈣鈦礦太陽電池的轉(zhuǎn)換效率達(dá)到21.02%，創(chuàng)造新的世界紀(jì)錄。斯坦福大學(xué)、麻省理工學(xué)院、英國牛津大學(xué)、德國亥姆霍茲柏林材料與能源中心、瑞士聯(lián)邦材料科學(xué)與技術(shù)研究所均報(bào)道了鈣鈦礦與硅電池或銅銦鎵硒電池構(gòu)建疊層電池的研究成果，通過帶隙匹配提高太陽光譜的吸收利用率，期望實(shí)現(xiàn)30%的轉(zhuǎn)換效率。針對新一代太陽能電池“鈣鈦礦太陽電池”材料，東京大學(xué)先端科學(xué)技術(shù)研究中心的科研人員，通過添加地球上較多存在的鉀元素，實(shí)現(xiàn)了結(jié)晶構(gòu)造的穩(wěn)定性，在不使用銣等稀有金屬的前提下，實(shí)現(xiàn)了20.5%的高轉(zhuǎn)換效率。此外，韓國淑明女子大學(xué)化工生命工學(xué)部的崔京民教授和樸民宇教授的研究團(tuán)隊(duì)采用低溫工藝開發(fā)出高效柔性光伏電池。此項(xiàng)研究利用了鈦基金屬有機(jī)骨架材料，開發(fā)出的鈣鈦礦型柔性光伏電池具有新型的金屬氧化物電子傳輸層。

4.3D打印燃?xì)廨啓C(jī)葉片獲突破

增材制造技術(shù)是通過CAD設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采用材料逐層累加的方法制造實(shí)體零件的技術(shù)，相對于傳統(tǒng)的材料去除（切削加工）技術(shù)，是一種“自上而下”材料累加的制造方法，也被稱為“3D打印技術(shù)”。國際上增材制造經(jīng)過20多年的發(fā)展，美國已經(jīng)成為增材制造領(lǐng)先的國家，3D打印技術(shù)不斷融入人們的生活，在能源、醫(yī)療、建筑、教育等領(lǐng)域大量應(yīng)用，催生許多新的產(chǎn)業(yè)。

2017年世界柴油機(jī)巨頭曼柴油機(jī)與透平公司正在將通過增材制造（3D打?。┑牧慵b配在燃?xì)廨啓C(jī)中，而這個(gè)零件是燃?xì)廨啓C(jī)上結(jié)構(gòu)復(fù)雜的渦輪靜葉（噴嘴），這是全世界首例將如此復(fù)雜的3D打印零件用在燃?xì)廨啓C(jī)批產(chǎn)中。美國通用電氣（GE）公司宣布其最大的燃?xì)廨啓C(jī)9HA.02可以以64%的效能運(yùn)行，打破了能源行業(yè)的記錄，其中最大的功勞應(yīng)歸于3D打印，GE用3D打印為渦輪機(jī)制造了多個(gè)部件。

2017年2月，西門子公司成功完成對3D打印燃?xì)廨啓C(jī)葉片的滿負(fù)荷測試，這些發(fā)電用的燃?xì)廨啓C(jī)葉片是由英國的MaterialsSolutions公司通過3D打印生產(chǎn)的，其燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)速高達(dá)每分鐘13,000轉(zhuǎn)，工作溫度超過1250攝氏度(2282華氏度)，葉片被安裝在功率為13兆瓦(MW)的西門子SGT-400工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)上。

5.電動(dòng)汽車電池續(xù)航技術(shù)大幅提升

電池充電及續(xù)航技術(shù)成為多國研發(fā)熱點(diǎn)，其技術(shù)突破將推動(dòng)電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。以色列Storedot公司研發(fā)出“超快速充電”電動(dòng)汽車電池，可在5分鐘內(nèi)完成充電，并支持汽車?yán)m(xù)航約483千米德國弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)研制出一種超級(jí)電池，體積不變，可使電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航達(dá)100千米。美國菲斯克公司研發(fā)的固態(tài)電池可使電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航804千米，充電僅需1分鐘。韓國光州科學(xué)技術(shù)院和美國麻省理工學(xué)院合作研發(fā)出使電動(dòng)車?yán)m(xù)航能力提高1倍的新型鋰電池。

6.氫燃料制取技術(shù)取得新進(jìn)展

氫能源是目前備受期待的新一代能源。進(jìn)入21世紀(jì)以來，氫能源的開發(fā)利用逐步增多，發(fā)達(dá)國家已經(jīng)取得了一些新進(jìn)展。其中，日本氫能源研究啟動(dòng)早、發(fā)展快，在燃料電池和燃料電池車領(lǐng)域成績斐然，成為引領(lǐng)“終極環(huán)保車”的時(shí)代先鋒。從氫能與氫燃料電池全球發(fā)展的總體來看，歐美日等發(fā)達(dá)國家繼續(xù)加大研發(fā)投入和政策扶持，氫能與氫燃料電池在交通領(lǐng)域、固定式發(fā)電領(lǐng)域、通信基站備用電源領(lǐng)域和物料搬運(yùn)領(lǐng)域都顯示出市場化的跡象，氫燃料電池技術(shù)應(yīng)用總體已經(jīng)在商業(yè)化初期嶄露頭角。

日本九州大學(xué)發(fā)明了近紅外線領(lǐng)域的太陽能制造氫氣的新方法。氫被認(rèn)為是下一代主要能源，利用太陽能用水制造氫氣的方法最被看好。和以前利用光電效應(yīng)使物質(zhì)表面放出電子的研究方法不同，該研究利用了光驅(qū)動(dòng)化學(xué)反應(yīng)原理。德國科學(xué)家簡化了氫燃料制取和儲(chǔ)存的新工藝，將應(yīng)用于工業(yè)化儲(chǔ)氫和生產(chǎn)，降低成本和能源消耗，對能源轉(zhuǎn)型具有重要意義。來自?？巳卮髮W(xué)的可再生能源專家團(tuán)隊(duì)率先推出了一項(xiàng)新型光電極技術(shù)，利用太陽光生產(chǎn)氫氣，從而創(chuàng)造出清潔、廉價(jià)的燃料，可以為家庭和燃料電池車輛等提供能源。通過這種光解水的方法產(chǎn)生的氫燃料不僅會(huì)顯著降低碳排放，而且?guī)缀蹩梢詫?shí)現(xiàn)無限能源供應(yīng)。

三

2018年能源領(lǐng)域技術(shù)開發(fā)最新動(dòng)態(tài)

1.電力技術(shù)

●美國NASA迷你核反應(yīng)爐“千瓦動(dòng)力”測試成功將用于月球與火星生活

在2017年12月美國總統(tǒng)特朗普簽署了“1號(hào)太空政策指令”，宣布美國將重返月球，并最終前往火星。美國國家航空航天局（NASA）、洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室、美國能源部和其他一些團(tuán)體正在研發(fā)一種可以在旅途中可靠發(fā)電的迷你核反應(yīng)爐“千瓦動(dòng)力”（kilopower），在2017年11月開始進(jìn)行全功率測試，并于2018年3月完成測試，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程相當(dāng)順利，這將是核能技術(shù)的重要發(fā)展，因?yàn)樗鼘⒊蔀槲磥碜钪匾奶沾惭b在月球或是火星基地上。洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室反應(yīng)堆設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人表示，Kilopower系統(tǒng)是40多年來美國開發(fā)的首個(gè)新型裂變反應(yīng)堆概念，而且最近的試驗(yàn)提供了寶貴的數(shù)據(jù)并有效評估了其基礎(chǔ)設(shè)施，接下來的18個(gè)月將會(huì)繼續(xù)測試，包括任務(wù)研究和風(fēng)險(xiǎn)分析等工作，并且希望能在2020年代的中期，將反應(yīng)爐送上太空。

●俄羅斯研發(fā)用血液中的葡萄糖獲取電力的方法

俄羅斯科學(xué)研究中心代表向俄媒表示，庫爾恰托夫研究所的學(xué)者研制出利用人血液中的葡萄糖獲取電力的方法，這將確保心臟起搏器的不間斷運(yùn)行。該研究所國家研究中心NVIS技術(shù)綜合體生物技術(shù)和生物能源部副主任巴維爾•戈托夫采夫介紹說，新方法可以從人體血液所含葡萄糖中獲得15微瓦至40微瓦的電流。這足夠保障一部現(xiàn)代心臟起搏器運(yùn)轉(zhuǎn)，與此同時(shí)，患者不會(huì)感到任何不適。目前，學(xué)者們計(jì)劃在動(dòng)物身上進(jìn)行這項(xiàng)新技術(shù)的生物實(shí)驗(yàn)。但即使取得成功，仍需10年左右的時(shí)間才能開展臨床試驗(yàn)。

2.儲(chǔ)能技術(shù)

●新加坡研發(fā)電池新技術(shù) 10小時(shí)內(nèi)容量恢復(fù)至95%

新加坡南洋理工大學(xué)的科研人員成功研發(fā)一項(xiàng)新的電池技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)不是改進(jìn)電池結(jié)構(gòu)、提升電池密度，而是針對用舊的老電池，號(hào)稱能讓鋰離子電池在10個(gè)小時(shí)內(nèi)，恢復(fù)至95%的容量，等于“返老還童”。具體來說，這項(xiàng)新技術(shù)是在每個(gè)鋰離子電池中已有的兩電極間增加第三電極，從而將殘留的鋰離子從一極排出到另一極，去除影響電池性能的“雜質(zhì)”。因?yàn)樘烊粚傩韵拗疲囯姵厥褂脮r(shí)間越長，容量就睡損失越明顯，一般300~500次充放電循環(huán)后就會(huì)損失15~20%的容量，而且無法逆轉(zhuǎn)。

但是新加坡南洋理工大學(xué) Yazami教授稱，他的發(fā)明可以讓老舊鋰電池很快恢復(fù)青春，而且每隔幾年就能在相同的電池上重復(fù)進(jìn)行恢復(fù)容量操作，既能延長電池使用壽命，也有利于環(huán)保。這一發(fā)明已經(jīng)在智能手機(jī)上做了測試，不過對于電動(dòng)汽車行業(yè)的改變意義更加重大，因?yàn)橐话闳丝赡軙?huì)兩年換一部手機(jī)，但汽車會(huì)用上十年以上。據(jù)悉，蘋果、三星和松下等產(chǎn)業(yè)巨頭都對這項(xiàng)發(fā)明興趣濃厚。

●研究人員發(fā)明生產(chǎn)出有史以來最高性能的倒置鈣鈦礦太陽能電池

在《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究中，來自北京大學(xué)、薩里大學(xué)，牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)的一組研究人員詳細(xì)介紹了一種減少有害的非輻射復(fù)合過程的新方法，在該過程中鈣鈦礦太陽能電池的能量和效率都會(huì)降低。

該團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種稱為溶液二次生長(SSG)的技術(shù)，該技術(shù)將倒置鈣鈦礦太陽能電池的電壓提高了100毫伏，達(dá)到1.21伏的高電壓，同時(shí)不會(huì)影響太陽能電池的質(zhì)量或通過器件的電流。他們在一臺(tái)設(shè)備上測試了該技術(shù)，測得了創(chuàng)記錄的20.9％的PCE，這是迄今為止記錄的倒置鈣鈦礦太陽能電池最高認(rèn)證的PCE。

●德國科學(xué)家研制超級(jí)電池組汽車?yán)m(xù)航能力有望提高一倍

歐洲最大的應(yīng)用科學(xué)研究機(jī)構(gòu)——德國Fraunhofer-Gesellschaft（弗勞恩霍夫應(yīng)用研究促進(jìn)協(xié)會(huì)）日前宣布，其研制出一種超級(jí)電池組，在不增加體積的前提下可提高電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航能力。該研究團(tuán)隊(duì)稱，以特斯拉Model S為例，其目前電池續(xù)航為540公里，若可使用該超級(jí)電池組，續(xù)航能力有望則有望提高一倍至1000公里左右。這種新型電池組名為EMBATT，該研究項(xiàng)目的經(jīng)理Mareike Wolter稱，這種新型電池組最大的技術(shù)突破是改變了電池內(nèi)部電極的形態(tài)。

像特斯拉這樣的電動(dòng)汽車，其電池板內(nèi)部是由大量圓柱形18650鋰電池連接而成，這樣的設(shè)計(jì)會(huì)出現(xiàn)很大空間浪費(fèi)，而Fraunhofer-Gesellschaft的新型電池設(shè)計(jì)就是為了消除這種空間浪費(fèi)。所謂的18650型是一種電池的規(guī)格，是電子產(chǎn)品中比較常用的鋰電池，常在筆記本電腦的電池中作為電芯使用。該型號(hào)具體定義的法則指的是，電池直徑為18mm，長度為65mm，圓柱體形的電池。特斯拉最新車型Model S具有100千瓦時(shí)的電池板，包含8000多節(jié)18650型鋰離子電池。

●美國研究出一種新的水基鋅電池稱可以替代鋰電池

美國馬里蘭大學(xué)、陸軍研究實(shí)驗(yàn)室和國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院研究人員組成的研究小組，將傳統(tǒng)的鋅電池技術(shù)與水電池技術(shù)相結(jié)合，開發(fā)出了容量更大、安全性更高的可充電電池。他們使用新型的含水電解質(zhì)，替代傳統(tǒng)鋰離子電池中使用的易燃有機(jī)電解質(zhì)，大大提高了電池的安全性;而通過添加金屬鋅以及在電解液中添加鹽，則有效提高了電池的能量密度。

研究人員指出，鋅電池是一種安全且生產(chǎn)成本相對較低的電池，但能量密度低，壽命也短，因而并不完美。新型水基鋅電池則克服了傳統(tǒng)鋅電池的這些缺點(diǎn)，不僅大大提高了電池的能量密度，電池壽命也延長了許多。而與鋰電池相比，水基鋅電池不僅可在能量密度方面與其一較高下，而且安全得多，不會(huì)有爆炸或引發(fā)火災(zāi)的風(fēng)險(xiǎn)。

●以色列StoreDot公司研發(fā)閃充電池，充電只需幾分鐘

以色列StoreDot公司研發(fā)“閃充電池（flash batteries）”，一種可在數(shù)分鐘內(nèi)將電動(dòng)車充滿的鋰離子電池，將納米材料與新型有機(jī)化合物相結(jié)合，利用納米材料保護(hù)合成有機(jī)材料不膨脹和不分解，從而也消除了傳統(tǒng)充電電池存在的安全隱患，以這種獨(dú)特方法研發(fā)開創(chuàng)性的充電電池材料。除了汽車用電池外，StoreDot為手機(jī)充電研發(fā)類似的電池技術(shù)，該公司希望2019年前對該產(chǎn)品進(jìn)行商業(yè)化。StoreDot稱其電池產(chǎn)品環(huán)保，而且在充滿電后，電動(dòng)車可行駛300英里（約483公里）。

2018年英國石油公司對以色列初創(chuàng)公司StoreDot投資了2,000萬美元，希望在運(yùn)營中減少溫室氣體的排放。除了此次投資的BP之外，德國汽車制造商戴姆勒還是該初創(chuàng)公司的投資者，2017年9月向StoreDot投資了6,000萬美元。

●韓國開發(fā)出常溫液體金屬-空氣電池

韓國科學(xué)技術(shù)研究院（KIST）能源儲(chǔ)存研究團(tuán)隊(duì)在全球最早采用常溫液態(tài)的Ga/In共融化合物，成功開發(fā)出金屬-空氣電池(air-cell)的全新陰極材料，有望替代現(xiàn)有的二次電池。此項(xiàng)研究成果實(shí)現(xiàn)了電極的高穩(wěn)定性和長壽命，在確保高性能的同時(shí)，還通過空間設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了自由變形，與復(fù)雜的納米工藝技術(shù)相比，通過簡單的混合工藝就可以制造復(fù)雜金屬的電極，只需較低成本就可以完成高伸縮性和可變性的電極工藝，為了實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的后期推廣，目前正在進(jìn)行商用化技術(shù)的評價(jià)工作。此次研究開發(fā)的電池技術(shù)有望成為第四次工業(yè)革命能量儲(chǔ)存系統(tǒng)的全新解決方案。

●研究人員打造新生物太陽能電池技術(shù)陰雨天也可用

哥倫比亞大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了一種新的廉價(jià)方式，借助細(xì)菌打造的太陽能電池將陽光轉(zhuǎn)變成能量。他們打造的這種太陽能電池產(chǎn)生的電流比之前記錄的任何類似裝置都要強(qiáng)，而且無論在強(qiáng)光和弱光環(huán)境下都同樣有效。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人稱，這項(xiàng)研究的重點(diǎn)在于我們發(fā)現(xiàn)了一個(gè)不會(huì)殺死細(xì)菌的過程，因此它們能夠無限期的制造生物染料。這種生物太陽能電池技術(shù)也擁有著其它的潛在應(yīng)用，比如說在采礦業(yè)、深海探索和其它低光照環(huán)境中等。

據(jù)加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)近日發(fā)布的一份新聞公報(bào)，該校研究人員選擇讓天然色素保留在細(xì)菌內(nèi)，他們通過基因工程技術(shù)改造大腸桿菌，使其大量產(chǎn)生番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄橙紅色的色素，能特別有效地吸收光線并轉(zhuǎn)化為能量。據(jù)加拿大不列顛哥倫比亞大學(xué)近日發(fā)布的一份新聞公報(bào)，該校研究人員選擇讓天然色素保留在細(xì)菌內(nèi)，他們通過基因工程技術(shù)改造大腸桿菌，使其大量產(chǎn)生番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄橙紅色的色素，能特別有效地吸收光線并轉(zhuǎn)化為能量。

3.其他技術(shù)

●瑞士生物沼氣直接甲烷化技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段

據(jù)瑞士保羅謝爾研究所（PSI）介紹，該所開發(fā)出一項(xiàng)獨(dú)有的生物沼氣直接甲烷化技術(shù)，將氫氣直接加入生物沼氣中進(jìn)行甲烷化反應(yīng)，使生物沼氣中的二氧化碳直接轉(zhuǎn)化為甲烷。經(jīng)過直接甲烷化處理的生物沼氣甲烷含量大大提高，質(zhì)量可滿足直接輸入天然氣管網(wǎng)的要求，不再需要經(jīng)過提純凈化處理環(huán)節(jié)。

為在實(shí)際應(yīng)用條件下驗(yàn)證該項(xiàng)技術(shù)，瑞士保羅謝爾研究所與瑞士一家能源企業(yè)合作開展驗(yàn)證和示范研究。將該項(xiàng)技術(shù)集成在一個(gè)集裝箱大小的代號(hào)為Cosma的示范裝置內(nèi)，接入實(shí)際運(yùn)行的生物沼氣站進(jìn)行1000小時(shí)驗(yàn)證試驗(yàn)，經(jīng)過甲烷化后的沼氣直接進(jìn)入天然氣管道，可滿足一個(gè)獨(dú)立家庭住宅的取暖和熱水供應(yīng)。試驗(yàn)取得成功，顯示了該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)具備進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用的條件。該項(xiàng)成果日前獲得瑞士能源技術(shù)獎(jiǎng)。

●英國科學(xué)家發(fā)現(xiàn)新方法用太陽能殺死水污染物質(zhì)

最近，英國斯旺西大學(xué)的研究人員開發(fā)出了一種新型的無毒物質(zhì)，可以利用太陽能將排放到水中的有害污染物無害化。據(jù)了解，目前每年大約有30萬噸污染物被排放到水體中，而科學(xué)家開發(fā)的這種新型物質(zhì)，可以從水中去除燃料污染物，并且吸附率達(dá)到90%以上，比現(xiàn)有的吸附技術(shù)效果整整提高了10倍。這種混合物平時(shí)被保存在高壓密封的容器中，通過在微型氮化鉭顆粒表面生產(chǎn)的超級(jí)“納米氧化物”進(jìn)行合成。然后這種材料利用太陽能提供的能力將污染物分解成更小、更無害的分子，而這一過程被稱為“光催化降解”。在去除有害的燃料之后，催化劑可以通過簡單的方法從水中過濾出來，然后重復(fù)使用。雖然通過光降解的方式已經(jīng)研究了幾十年，但是知道最近一段時(shí)間，研究人員才開發(fā)出能夠真正吸收污染物的材料。之前雖然像二氧化鈦也能利用太陽能分解染料，但是效率非常有限，因?yàn)榕c普通的太陽光譜相比，它們紫外線這種能量更高的光線吸收率更好。如果未來這種材料能夠被大范圍的使用，那么新型材料將會(huì)大幅提升水體中污染物過濾的速度。

四

全球能源技術(shù)的發(fā)展趨勢分析

1.綠色、低碳能源技術(shù)必然是未來發(fā)展主要方向

2018年，能源將繼續(xù)向著低碳化、綠色、高效方向發(fā)展。歐盟科研創(chuàng)新資助計(jì)劃“地平線2020”2018-2020年度支出方案中，“低碳和適應(yīng)氣候變化的未來”領(lǐng)域?qū)@33億歐元預(yù)算，按年度工作計(jì)劃，可再生能源、能效建筑、電動(dòng)運(yùn)輸和儲(chǔ)存方案4個(gè)清潔能源領(lǐng)域的項(xiàng)目將獲22億歐元撥款。俄能源部宣布支持設(shè)立遠(yuǎn)東聯(lián)邦區(qū)可再生能源發(fā)展基金，并將制訂具體建議。英國將投入2800萬英鎊資助可再生能源創(chuàng)新、智慧能源系統(tǒng)創(chuàng)新、低碳工業(yè)創(chuàng)新、核能創(chuàng)新等能源創(chuàng)新項(xiàng)目，作為能源創(chuàng)新計(jì)劃(2016~2021年)的一部分。特朗普政府宣布退出巴黎協(xié)定，全球應(yīng)對氣候變化形勢變得撲朔迷離，但全球能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型已是大勢所趨，綠色能源技術(shù)、低碳能源技術(shù)必然是未來發(fā)展主要方向。

2.小型模塊化反應(yīng)堆開啟核能新時(shí)代

小型模塊化反應(yīng)堆(SMR)因其較高的安全性能、操作靈活性、電網(wǎng)適應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。全球多個(gè)核電大國推進(jìn)SMR技術(shù)開發(fā)部署。美國 Nuscale Power公司提交首個(gè)SMR商業(yè)電廠設(shè)計(jì)認(rèn)證審查申請。加拿大監(jiān)管機(jī)構(gòu)收到4種小堆設(shè)計(jì)，并啟動(dòng)了首個(gè)SMR示范堆的一般選址和取證程序。俄羅斯將協(xié)助菲律賓開展關(guān)于在陸上或近海建造SMR的可行性研究。俄羅斯原子能集團(tuán)所屬“光線”科學(xué)生產(chǎn)聯(lián)合公司研發(fā)出基于熱電子發(fā)射效應(yīng)原理的小型核電站，具有安全可靠、不需維護(hù)、可長期運(yùn)行等特點(diǎn)，可作為獨(dú)立電源為偏遠(yuǎn)地區(qū)重要設(shè)施供電。英國政府承諾通過競爭探索SMR的潛力，評估開發(fā)、商業(yè)化和資助SMR技術(shù)的市場利益。2018年7月3日，日本政府公布了最新制定的“第5次能源基本計(jì)劃”，提出今后將開發(fā)具有安全性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性優(yōu)勢的堆型，小型模塊化堆將是日本未來開發(fā)的重要選項(xiàng)。

3.能源區(qū)塊鏈領(lǐng)域前景廣闊

區(qū)塊鏈技術(shù)具有去中心化存儲(chǔ)、信息高度透明等優(yōu)勢，能實(shí)現(xiàn)能源的數(shù)字化、分布式精準(zhǔn)管理，將對未來能源市場產(chǎn)生巨大影響。美國能源部提出“基于區(qū)塊鏈技術(shù)的能源系統(tǒng)新概念”，探索區(qū)塊鏈技術(shù)在管理電網(wǎng)方面的應(yīng)用。英國石油公司和荷蘭殼牌領(lǐng)銜的財(cái)團(tuán)將開發(fā)一個(gè)針對能源大宗商品交易的區(qū)塊鏈數(shù)字平臺(tái)，預(yù)計(jì)在2018年底投入運(yùn)營。澳大利亞政府將提供257萬澳元以支持一個(gè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的光伏和用水兩年試點(diǎn)項(xiàng)目。麥肯錫公司在一份報(bào)告中指出，區(qū)塊鏈?zhǔn)抢^蒸汽機(jī)、電力、信息和互聯(lián)網(wǎng)科技之后目前最有潛力觸發(fā)第5輪顛覆性革命浪潮的核心技術(shù)，對于石油和天然氣這樣一個(gè)分布廣泛、復(fù)雜龐大的行業(yè)，區(qū)塊鏈技術(shù)的黃金期正在到來。

4.電池儲(chǔ)能將發(fā)揮重要作用

儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)作為能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的支撐產(chǎn)業(yè)和關(guān)鍵推手，在傳統(tǒng)發(fā)電、輸配電、電力需求側(cè)、輔助服務(wù)、新能源接入等不同領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。國際可再生能源署（IRENA）2017年發(fā)布的《電力存儲(chǔ)和可再生能源：成本和市場研究報(bào)告（2030）》稱，到2030年，如果能源系統(tǒng)的可再生能源份額翻番，全球儲(chǔ)能容量將增加三倍。報(bào)告在基本預(yù)測情景中提出，到2030年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)將在2017年基礎(chǔ)上增長42%～68%，如果可再生能源增長強(qiáng)勁，那么儲(chǔ)能裝機(jī)增長幅度將達(dá)到155%～227%。電池儲(chǔ)能將在改變儲(chǔ)能裝機(jī)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用。此外，電池生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展還直接決定了電動(dòng)汽車的發(fā)展前景，可以在尖峰負(fù)荷時(shí)段的電力能源系統(tǒng)中起到電源的作用。儲(chǔ)能技術(shù)的快速發(fā)展將給能源系統(tǒng)帶來顯著變化，同時(shí)，在化石燃料需求上會(huì)造成一定的影響，畢竟，儲(chǔ)能將越來越多地取代火電，在電力能源系統(tǒng)中發(fā)揮強(qiáng)大的電源調(diào)節(jié)能力。

5.未來5G與能源的深度融合

近年來，能源行業(yè)積極實(shí)施“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略，全面提升行業(yè)信息化、智能化水平，充分利用現(xiàn)代信息通信技術(shù)、控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測和信息收集，激發(fā)新型作業(yè)方式和用能服務(wù)模式。隨著各類能源業(yè)務(wù)的快速增長，電網(wǎng)設(shè)備、電力終端、用電客戶迫切需要通過最新的通信技術(shù)及系統(tǒng)支撐，滿足爆發(fā)式增長的通信需求。5G技術(shù)將支持能源領(lǐng)域基礎(chǔ)設(shè)施的智能化，并支持雙向能源分配和新的商業(yè)模式，以提高生產(chǎn)、交付、使用和協(xié)調(diào)有限的能源資源的效率?？稍偕茉础㈦妱?dòng)汽車、電網(wǎng)通信、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀?G在全球能源行業(yè)的重點(diǎn)應(yīng)用場景。歐盟特別注重5G與行業(yè)的充分融合，在《關(guān)于5G架構(gòu)的觀點(diǎn)》白皮書中提出5G網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)具備為汽車、能源、食品、農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、教育等垂直行業(yè)提供定制化專網(wǎng)組網(wǎng)服務(wù)的能力，5G技術(shù)與商業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的對接，有利于5G網(wǎng)絡(luò)能夠高效率、低成本地提供各類新興業(yè)態(tài)服務(wù)。

6.3D打印技術(shù)應(yīng)用于太陽能電池的制造工藝

3D打印技術(shù)除了用在晶體硅太陽電池以外，也可以應(yīng)用在薄膜電池上。如美國俄勒岡州立大學(xué)的研究者們使用3D打印技術(shù)成功地制造出了銅銦鎵硒（CIGS）薄膜太陽電池，節(jié)約了90%的原材料。麻省理工學(xué)院（MIT）則通過一臺(tái)特制3D打印機(jī)將薄膜太陽電池印刷到紙張上，這種電池目前可提供1.5%～2%的電池效率。3D打印技術(shù)不僅能打印出分辨力高、導(dǎo)電性好的柵線，而且能夠降低生產(chǎn)成本，可以和高方阻發(fā)射極完美結(jié)合并應(yīng)用于各類太陽電池新技術(shù)。國內(nèi)外都在積極研究及應(yīng)用推廣該技術(shù)的發(fā)展，因此，3D打印技術(shù)應(yīng)用于太陽能電池的制造工藝將是大勢所趨，這一技術(shù)也會(huì)帶來太陽能電池質(zhì)量和效率的大幅提高。

五

啟示與建議

1.突破核心技術(shù)，打造新一代電力系統(tǒng)

以可再生能源逐步替代化石能源，實(shí)現(xiàn)可再生能源等清潔能源在一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)中占更大份額，推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型，建設(shè)清潔低碳、安全高效的新一代能源系統(tǒng)，是我國能源革命的主要目標(biāo)。非化石能源在一次能源消費(fèi)中占比是我國能源轉(zhuǎn)型的主要指標(biāo)。一次能源消費(fèi)中非化石能源主要來自一次電力（水電、風(fēng)電、太陽能發(fā)電等可再生能源電力以及核電等）。大幅提高非化石能源電力占比，形成非化石能源為主的電源結(jié)構(gòu)，是電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的重要標(biāo)志。當(dāng)前，突破高比例可再生能源、高比例電力電子裝備接入電網(wǎng)，多能互補(bǔ)綜合能源以及信息物理深度融合智能化電網(wǎng)等技術(shù)，是建設(shè)新一代電力系統(tǒng)的關(guān)鍵。

2.不斷壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)綠色能源發(fā)展

應(yīng)對氣候變化，清潔能源扮演著舉足輕重的角色。加快水電、核電、風(fēng)電、光伏等清潔能源替代迫在眉睫。國際能源署預(yù)測，在未來5年內(nèi)，中國將持續(xù)引領(lǐng)全球清潔能源發(fā)展。當(dāng)前，我國已成為全球最大的可再生能源生產(chǎn)國和應(yīng)用國，水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模多年保持全球領(lǐng)先，核電在建規(guī)模也居世界首位。綠色低碳是能源技術(shù)創(chuàng)新的主要方向，集中在傳統(tǒng)化石能源清潔高效利用、新能源大規(guī)模開發(fā)利用、核能安全利用、能源互聯(lián)網(wǎng)和大規(guī)模儲(chǔ)能以及先進(jìn)能源裝備及關(guān)鍵材料等重點(diǎn)領(lǐng)域。

根據(jù)國家能源局研究制定的《2018年能源工作指導(dǎo)意見》，2018年將統(tǒng)籌優(yōu)化水電開發(fā)利用，穩(wěn)妥推進(jìn)核電發(fā)展，穩(wěn)步發(fā)展風(fēng)電和太陽能發(fā)電，積極發(fā)展生物質(zhì)能等新能源，有序推進(jìn)天然氣利用。同時(shí)，加快傳統(tǒng)能源清潔高效開發(fā)利用。指導(dǎo)意見明確，2018年全國能源消費(fèi)總量控制在45.5億噸標(biāo)準(zhǔn)煤左右。2018年將著力解決清潔能源消納問題，增強(qiáng)油氣儲(chǔ)備應(yīng)急能力；積極發(fā)展新興能源產(chǎn)業(yè)，推動(dòng)能源生產(chǎn)消費(fèi)新模式、新業(yè)態(tài)發(fā)展壯大，實(shí)施能源系統(tǒng)人工智能、大數(shù)據(jù)應(yīng)用等創(chuàng)新行動(dòng)，推廣智能化生產(chǎn)、儲(chǔ)運(yùn)和用能設(shè)施。2018年我國將加快能源綠色發(fā)展，進(jìn)一步壯大清潔能源產(chǎn)業(yè)。

3.加大研究力量，建立有效激勵(lì)機(jī)制

近年來，我國能源科技創(chuàng)新能力和技術(shù)裝備自主化水平顯著提升，建設(shè)了一批具有國際先進(jìn)水平的重大能源技術(shù)示范工程。智能電網(wǎng)和多種儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，陸上風(fēng)電、海上風(fēng)電、光伏發(fā)電、光熱發(fā)電、纖維素乙醇等關(guān)鍵技術(shù)均取得重要突破。一系列具備國際先進(jìn)水平的重大能源示范工程成果標(biāo)志著我國能源科技水平得到了跨越式發(fā)展。但與世界能源科技強(qiáng)國和引領(lǐng)能源革命的要求相比，還有較大的差距，主要體現(xiàn)在核心技術(shù)缺乏，高端能源裝備依賴進(jìn)口；產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密，創(chuàng)新活動(dòng)與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié)；以及創(chuàng)新體制機(jī)制不夠完善，人才培養(yǎng)、管理和激勵(lì)制度有待改進(jìn)等幾方面。因此推動(dòng)能源技術(shù)革命已經(jīng)迫在眉睫，必須大力推進(jìn)能源技術(shù)創(chuàng)新，縮小與國際先進(jìn)水平差距，強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)相結(jié)合。

4.明確能源科技發(fā)展戰(zhàn)略的優(yōu)先方向與路線

能源技術(shù)是決定全球能源未來的重要因素之一，能源技術(shù)的發(fā)展方向更是關(guān)系能源戰(zhàn)略全局的關(guān)鍵棋子。把握世界能源科技綠色低碳、智能、高效、多元的發(fā)展方向，合理規(guī)劃建設(shè)清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的中長期愿景和目標(biāo)，建立有雄心和穩(wěn)定的政策環(huán)境，把戰(zhàn)略接續(xù)油氣資源開發(fā)、化石能源清潔高效利用、分布式能源和智能電網(wǎng)、先進(jìn)安全核能、規(guī)?；稍偕茉醋鳛閼?zhàn)略優(yōu)先方向，適時(shí)更新中長期發(fā)展戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)劃，并利用技術(shù)和產(chǎn)業(yè)路線圖指導(dǎo)技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。

5.大數(shù)據(jù)背景下推動(dòng)能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在+智能時(shí)代，云、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、自動(dòng)化、智能終端、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)組成錯(cuò)綜復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。技術(shù)不僅是提升效率的工具，還是能源行業(yè)成功的業(yè)務(wù)戰(zhàn)略與未來收入增長的基石。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，能源行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已然大勢所趨。能源行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型，就是發(fā)展數(shù)字能源，即利用數(shù)字技術(shù)，引導(dǎo)能量有序流動(dòng)，構(gòu)筑更高效、更清潔、更經(jīng)濟(jì)、更安全的現(xiàn)代能源體系。

據(jù)調(diào)查，72%的能源公司已經(jīng)更新了老舊的IT應(yīng)用，剩下的28%計(jì)劃在未來一年內(nèi)完成這一工作。由此可見，能源行業(yè)是技術(shù)投資最活躍的行業(yè)之一。以電力行業(yè)為例，許多國家和地區(qū)在不斷推進(jìn)電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，其程度不亞于一場技術(shù)革命。數(shù)字化的智能電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了更高效的電力輸送，在尼日利亞，智慧電網(wǎng)減少了30%的線路損耗，不僅帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益，更造福千家萬戶，創(chuàng)造出巨大的社會(huì)效益。

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