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我國能源領域科技創新若干重大問題研究 （研究單位：中國科學院能源動力研究中心 中國科學院工程熱物理研究所） 一、世界能源科技發展特點 能源科技創新具有戰略性、公共性、前瞻性、系統性、對基礎設施要求高、研發投入周期長以及商業示范是創新鏈條中重要環節等特點。這些特點決定了強化政府的引領與企業的主體作用、持續高水平投入以及超前部署是能源科技創新的關鍵。 研發投入水平是能源科技發展的關鍵。根據國際能源機構（IEA）對全球能源科技研發投入的數據統計和分析，從全球發達國家研發經費的分布和研究方向的部署來看：新能源技術投入迅速增加；核電技術投入最大，裂變重點向第四代核電技術轉移；可再生能源投入比例增加，重點為發電技術、生物質替代燃料技術；油氣技術投入穩定，高效燃煤發電、煤高效轉化技術重新得到重視，對CO2 捕集和封存技術的關注持續增強；節能技術保持重要地位。 國際能源署對能源科技發展的預測表明：各種能源技術需共同起作用；能源技術需要在研發、示范、應用中螺旋式發展；強化政府支持與優化政策環境是關鍵；近中期是發展中國家搶占技術制高點的戰略機遇期。 二、面臨的重大問題 我國能源科技總體水平與發達國家相比差距大；能源科技創新管理體制“散、亂、差”；能源科技創新投入不足，投入機制不健全；政府戰略主導作用缺失，企業主體地位不突出；缺乏戰略性、前瞻性、持續性規劃和部署。 （一）能源科技總體水平差距大 能源科技自主創新基礎研究薄弱，未形成技術源頭；科技基礎條件和基礎設施難以支撐主流能源技術的創新；缺乏世界領先的科技創新成果和技術，主體能源技術相對落后，無論是先進適用技術，還是前沿技術，均不同程度的落后于世界先進國家；自主創新的高新技術系統化、工程化、產業化水平低，進入主流產業障礙重重；高附加值能源科技裝備少，高性能、高技術含量能源裝備產品的設計、制造能力同國外相比差距較大，還沒有擺脫引進、仿制的老路；能源科技信息建設與管理滯后。 （二）能源科技創新體制機制有待完善 政府戰略主導作用缺失。能源科技管理涉及部門多，缺乏科學高效統一協調的決策與管理機制。重大政策缺乏深入研究和論證，技術路線和政策變化無常；促進科技創新的財稅政策不健全，技術與產業政策法規之間協調性差，執行不力；缺少對整個創新鏈條的統籌管理，成果撫育、轉化沒有體制機制保障，導致研發向應用轉移不夠，應用自主技術的動力不足，創新價值鏈難以形成。 科技創新尚未成為國有企業考核體系的實質性指標，創新成果沒有與企業管理團隊的利益掛鉤，政府作用的“缺位”與“越位”現象并存。 （三）能源科技創新投入不足 我國能源科技投入不足，且能源研發投入、政府研發投入占全國研發投入比例均在下降。與國際能源署部分成員國相比，我國處于非常靠后的位置。統計數據表明：與其他行業相比，能源企業更多地通過技術改造、技術引進和購買國內技術實現技術升級；能源工業中用于消化吸收和再創新的經費極少，大部分經費用于自主創新含量不高的技術改造和技術引進。 （四）能源科技創新基礎條件薄弱 我國能源科技創新產業總體規模近年來不斷增加，科技基礎經過多年的積累和發展，具有一定的條件，但還非常薄弱，遠不能滿足能源科技創新的需求。與能源相關的國家重點實驗室、國家工程技術中心、國家認定企業技術中心、企業國家重點實驗室少，整體戰略部署和持續穩定的支持不到位，與能源在國民經濟中的重要地位不匹配。 三、我國能源科技發展思路和總體目標 發展思路：以科學發展觀為指導，以能源科技創新為建設創新型國家的突破口和重要抓手，緊緊抓住并充分利用我國經濟快速發展、能源需求快速增長創造的巨大市場空間和工程實踐機會，集中力量，創新機制，強化基礎，重點跨越，培育世界一流的研究隊伍，建設世界一流的研究平臺，創造世界一流的能源科技成果，建立世界一流的能源裝備制造業，為構建清潔、高效、經濟、安全的能源供應利用體系提供有力的科技支撐。 總體目標：到2020 年，基本建成完備的能源科技創新體系，自主創新能力顯著增強。到2030 年，成為世界先進能源科技國家；建立完善的重大技術裝備創新體系，重大裝備及成套自主創新能力達到國際先進水平。到2050 年，成為世界領先能源科技強國；重大裝備的技術創新能力處于國際領先水平，成為世界先進、潔凈、高效能源重大裝備的主要供應基地。 四、我國能源技術路線圖 到2020年，能源資源開發技術、節能技術、清潔煤技術、電力系統技術的研發水平和本土化能力得到迅速提高。在先進核電、可再生能源、氫能技術等后續能源技術上取得突破，為跨越發展奠定基礎。 到2030年，先進核能技術、可再生能源技術起到規模替代作用，突破可再生能源發電并網技術和核廢料處理技術，促進能源結構調整優化。化石能源近零排放技術、氫能技術取得突破并逐步推廣。形成一批具有世界先進水平的基礎性、前瞻性戰略高科技研發基地，能源科技自主創新能力顯著增強。 到2050年，推動可再生能源規模應用，初步建立氫能體系，在核聚變能技術方面取得突破，基本形成化石能源、新能源與可再生能源、核能等并重的低碳型多元能源結構。在能源科技原始創新方面達到世界先進水平，成為引領世界能源科技的強國之一，成為世界上先進能源裝備制造和供應主要基地，支撐我國清潔、高效、經濟、安全的能源體系建設。 五、戰略重點部署 根據我國能源科技創新總體目標，按基礎研究、前沿技術、先進技術和重大裝備四個方面進行重點部署。 （一）基礎研究 在一些戰略性、前瞻性的基礎研究方向上取得重大突破，為我國能源科技持續創新提供推動力。 1、材料。重點研究重大動力裝備高溫部件、高效大功率二次電池、太陽能利用、燃料電池、高容量儲氫、超級電容器、高溫超導等關鍵材料，發展高效能量轉換與儲能材料體系。 2、動力與機械。圍繞重型燃氣輪機、煤氣化、高參數超臨界煤粉電站、超臨界循環流化床鍋爐以及面向資源多樣化、應用多樣化的能源動力機械的發展需求，在流動與復雜結構設計、靈活燃料低污染燃燒、先進控制、高效傳熱傳質、系統集成等實現突破。 3、環境排放控制。探索環境排放及污染的預測及控制技術基礎，研究污染物及排放協同脫除及捕集相關基礎科學問題。圍繞農林廢棄物利用、能源植物改造、生物質轉化等方面開展研究。 4、開采與封存相關地質科學。CO2的封存機理和運移規律，物理化學和生態響應，規劃、監測、評估與風險防范。核廢棄物處理與處置技術。 5、工藝與過程。圍繞化石能源和可再生能源能量轉化過程進行基礎研究，實現制約系統集成、效率最大化、環境負荷最小化的基礎理論、關鍵技術和工藝的突破，應對含碳能源利用中二氧化碳捕集挑戰。 6、系統優化與控制。圍繞電能與電力系統、分布式供能系統、節能相關系統，實現設備、系統優化集成、優化運行控制理論與方法的突破。 7、信息及計算科學。推動信息科學和計算科學在能源科技中的應用和發展。 （二）前沿技術 超前部署一批具有前瞻性、戰略性和探索性的重大前沿技術，如：1、交通能源技術；2、受控核聚變技術；3、碳捕集與封存技術；4、先進可再生能源技術；5、天然氣水合物勘探開發技術。發揮科技引領未來的先導作用，提升國家前沿技術創新能力，實現科技研發和產業競爭的跨越式發展。 （三）先進技術 集中力量重點突破一批束縛經濟社會發展的關鍵技術，如：1、節能技術；2、煤炭高效綠色開采技術；3、油氣資源勘探開發技術；4、潔凈煤技術；5、先進核電技術；6、可再生能源規模化利用技術；7、電能及電力技術。趕超世界先進水平，全面提升科技支撐產業的能力。 （四）重大裝備 著力突破一批重大成套裝備，掌握一批具有自主產權的高技術裝備的核心技術，提高重大技術裝備的設計、制造和系統集成能力，在以下領域形成具有核心競爭力的重大產品和支柱產業：1、發電及電網技術裝備；2、能源勘探、開采、運輸等技術裝備；3、能源轉化技術裝備。 六、能源科技重大創新發展方向分析 （一）節能技術 隨著社會的不斷進步，節能的重要性越來越突出。未來實現能源可持續發展的主要科技攻關方向之一是節能技術。 （二）潔凈煤和天然氣發電技術 煤炭是我國能源的基石，到2050 年在我國的能源供應中仍占主導地位，并主要用于發電。采用先進技術，提高燃煤機組的效率，實現節能降耗、減少環境污染是我國煤電工業發展的重要和緊迫任務。 在潔凈煤發電技術中，整體煤氣化聯合循環（IGCC）、超臨界、超超臨界和循環流化床技術被一致認為是最有前景的。美國、西班牙、荷蘭等國家已投入運行IGCC電站。 （三）燃煤污染物控制技術 我國必須重視發展和應用燃煤污染物控制技術。污染物排放技術的應用還有很大的市場空間。需要以燃煤電站和大規模工業煤炭用戶為主要應用對象，開展燃煤污染物控制技術的研發、示范和推廣應用工作。 （四）可再生能源發電技術 水電是目前最為成熟、成本最低的可再生能源發電技術。水力資源是我國的優勢資源，到2050年，水電依然是我國可再生能源發電的主力軍。 風電在技術、成本、市場上有著明確的發展預期，隨著風電技術的發展，在未來10年左右風電成本將具備競爭力，我國的風能資源也能夠保障大規模發展目標的實現。因而，風電在我國應是僅次于水電，并應優先發展的可再生能源發電技術。風電技術發展需要以解決兆瓦級以上大型風電機組整機和關鍵部件的設計和制造、控制系統、變流器系統等問題為重點開展研發工作。同時，解決風能資源詳查和評估問題，突破風電并網技術和規劃問題，加強風電關鍵技術大型實驗平臺、檢測平臺和示范項目建設，開展海上風電技術的研發和示范。 我國生物質發電的規模小、起步晚。但由于燃燒、混燃技術較為成熟，預計生物質發電在10 年內就可得到規模化應用。生物質氣化發電在效率和成本降低兩方面具備潛力。近中期研發、示范、推廣應基于兩個方面：降低原材料生產及加工轉化成本；提高轉化效率。積極穩妥應是生物質發電技術發展的基本方針。 我國太陽能發電的潛能與美國相近，優于歐洲、日本。光伏發電成本將在2030年后達到屆時的煤電成本，模塊化是其特色。太陽能熱發電具有以熱儲存或化石燃料備用加熱器來內部補足不穩定燃燒室的獨特能力。太陽能光伏發電和熱發電充分發揮潛能都還需要成本的重大突破。 對可再生能源發電技術，應以降低成本、提高效率為核心，以新技術、新工藝突破為重點，因地制宜發展可再生能源發電技術。注重可再生能源發電基礎性研發能力和產業體系的建設，加速國產化進程，降低系統造價，形成規模生產。 （五）核電技術 核能在保障能源供給、優化能源結構、CO2減排方面發揮著重要作用，要堅持“以我為主，中外合作，引進技術，推進自主化”的技術路線，以先進核電項目帶動核裝備制造業和服務業的發展，打造若干個核產業基地，實現大型核電機組建設的自主化和國產化，提高核電產業的整體能力。 （六）碳的捕集與封存技術 CCS 是減少CO2排放的關鍵技術。只要溫室氣體排放繼續受到關注，CCS技術就是我國必將面對的重大問題，需要我們現在就開始關注和研究。目前所有碳捕捉與碳封存的單項技術都已應用過，迫切需要對這一集成技術進行論證。另外，我國對排放源還沒有進行詳細的調查，地下封存的長期穩定性也還沒有進行過驗證，也沒有CO2規模化長期有效儲存的實踐經驗。總之，要在近期及時的發展CCS技術以實現其潛力，還有許多研發工作、示范工作和集成驗證的空白需要跨越。 （七）液體替代燃料技術 開發液體替代燃料是提高我國的能源安全、緩解石油進口壓力的有效手段之一。應在現有煤制燃料示范工程的基礎上，適時在中西部資源豐富、煤種適宜、水資源充足的地區，規劃若干個煤制燃料產業區，完善產業鏈和產品結構，提高煤炭資源轉化和綜合利用水平。 同時，需要建立完備的液體替代燃料供給體系，并開發適合于替代燃料的車輛。對液體替代燃料技術，需要加強基礎研究，建設非糧燃料乙醇、生物柴油等一系列的液體燃料生產示范工程，積累經驗，在取得了成功經驗并就各類技術進行充分的可行性論證之后向全國逐步推廣。 （八）氫能和燃料電池技術 氫能體系的發展可為能源體系的安全、環境改善及效率提高等方面做出多重貢獻。最近，氫能又被賦予了擺脫對石油依賴、CO2減排等重要使命。氫能可以成為與電能互補的終端能源。燃料電池是高效、潔凈利用氫能的新技術平臺，在汽車、分布式能源、中心電站等領域有著廣闊的發展前景，是我國有可能實現能源技術跨越式發展的重要領域。氫能和燃料電池技術在我國未來有巨大的發展空間。 （九）先進電力系統技術 目前，我國發電裝機容量居世界第二位，電力系統發展具有大規模跨區域調配、全國范圍優化配置的需求。大容量、長距離的輸電通道和超大規模聯合電網的形成以及可再生能源發電的發展將使我國電力系統面臨新的挑戰。提高電力系統的輸電容量和效率，增強電力系統的安全性是我國電力系統科技發展的主要任務。重點研究超高壓與特高壓輸電技術、靈活交流輸電技術、新型電力電子器件、電力系統實時檢測和數據傳輸技術、數字實時仿真系統等。 力爭到2020年，我國電網輸電容量和效率以及安全穩定性得到顯著提高，大電網安全穩定控制技術、特高壓輸電技術裝備、先進電力電子技術和先進信息技術取得重大進展，超導電力技術、儲能技術技術取得突破，形成微型電網理論體系和標準并實現多模式示范。 到2030年，我國輸配電技術總體上達到世界先進水平，超導電力技術、儲能技術、智能電網技術進一步規模應用，保證多元化能源結構下超大規模電網安全、穩定、經濟運行。 采取引進和自主研發相結合的策略，有針對性的逐步提高我國先進電力系統技術領域的研究開發實力。產學研分工協作，加速先進電力系統技術的實用化，逐步提高我國電力系統裝備制造業的競爭力。 （十）先進化石能源勘探開發技術 以技術進步帶動生產，把滿足供應需求、保證煤礦安全、保護環境作為研究的基本出發點。緊密結合我國地質條件和資源特點，自主研發與引進消化吸收國際先進技術相結合，在迅速實現較高水平的技術跨越的基礎上強化自主創新，形成關鍵核心技術和裝備，促進煤炭工業向安全、潔凈、優質的可持續方向發展。 七、能源領域重大裝備業發展 到2030年，我國能源裝備制造業自主創新的目標是：突破一批重大成套裝備和高技術裝備的核心技術，創造一批原創性的技術與產品，建成以企業為主體的技術創新體系，造就一批高水平的創新人才隊伍。展望2050年，中國的重大裝備制造業將形成跨國集團，步入世界裝備制造業的強國行列，產品在國內外都有較強的競爭力。重大裝備的技術創新能力處于國際領先水平，已自主開發出一批高效、清潔的能源重大裝備。并在不斷自主研發國家和世界經濟持續發展所需要的能源領域新型重大裝備。 八、能源科技創新體系建設建議 完善的科技創新體系是實現國家能源戰略，提高我國能源領域整體競爭力的根本保障。 （一）加強政府對能源科技創新的統一協調管理 解決“多頭管理”的問題，成立統一管理協調能源科技創新的政府管理機構；建立健全各種有利于能源科技創新的政策與法規，形成能源科技政策與經濟政策協調互動的政策體系，加強可操作性和執行力度，建立完善有力的體制來監督管理和執行；健全和改進能源科技創新財稅政策，提高激勵力度，加強差別性措施，明確支持對象；堅持市場競爭和政策引導相結合，促進能源企業有序競爭。對能源科技創新不同階段進行統一規劃、支持和管理。 （二）明確政府和產學研在能源科技創新中的定位及相互關系，加強能源科技創新不同階段的銜接 （三）強化企業在能源科技創新中的主體作用 支持國內裝備生產企業提高自主研發、設計、制造能力，培育一批具有國際競爭力的能源裝備制造企業。統籌規劃，逐步形成“基礎研究、應用研究、裝備制造、工程示范”四位一體的能源科技裝備創新體系，大力促進科技成果轉化和應用。 （四）加大投入，完善投入體制與管理 加大能源科技創新投入力度，逐步增加能源科技研發投入在GDP中的比重，形成多元化、多渠道、穩定的科技投入體系；充分發揮政府在能源科技投入中的引導作用；調整和優化投入結構，加強對能源基礎研究、前沿創新技術研究、以及科技創新基礎條件和科學技術普及的資金支持；建立獨立的能源科技發展預算，由國家宏觀調控能源科技發展預算在各支持領域內的強度，以適應國家在不同重點之間的變化。 （五）加大和完善科技條件平臺與基礎設施、社會資源平臺建設，建立共享機制 加大對能源科技平臺與基礎設施的投入，由國家支持建設重大能源科技基礎設施，服務于科研、設計、設備制造、用戶等單位的長期攻關，支撐技術的自主研發和不斷創新，逐步形成“基礎研究、應用研究、裝備制造、工程示范”四位一體的能源科技裝備創新體系，大力促進科技成果轉化和應用。建立平臺和基礎設施的共享機制，避免重復建設造成的浪費。 （六）加強能源科技人才建設 實施以培養、引進和使用科技創新型人才為核心的人才戰略。除了采取增加投入等措施為吸引人才創造條件外，更應該立足于本國的人才培養，建立長遠規劃和計劃，增強能源科技界的教育能力，培養自己的優秀人才；同時注重加強高水平管理和工程技術人員的培養；建立科技人員激勵機制，充分調動科技人員的創新積極性。 （七）積極開展能源科技國際合作 廣泛開展國際能源科技合作與交流，深化重點領域的合作。在重要領域加大研發投入，培育研發隊伍，提高研發能力，發展適應自身能源發展需要的重大能源技術，拉近與國際先進水平差距。確保互惠互利、互信互助地達成利益最大化的“雙贏”目標。? |
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我國能源領域科技創新若干重大問題研究
發布時間：2012-02-10
來源：國家能源局
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