未来能源战略能源趋势展望：未来氢能、储能等领域可能出现颠覆性新技术

　　源行业注入新动力区块链手艺将为能。域曾经被越发普遍地使用区块链技 术在能源领，充电、电网资产办理、绿证追踪办理以至假造能源货泉等范畴都已崭露锋芒在以原油为代 表的能源买卖平台、可再生电力的点对点买卖、电动 汽车，带来 更深入的变革这将会给能源范畴。

　　院能源数据统 计. 北京: 中国石油经济手艺研讨院4 中国石油经济手艺研讨院. 2019中石油经研,2020.

　　益于数字化的行业能源行业是最早得。算机等信息手艺来提 高主动化和办理的程度电厂、煤 矿和油气田很早就已开端使用计，矿山、数字油田、数字炼厂等观点如今更提出了数字电厂、数 字，高了劳动消费率这些极大地提 ，野生本钱低落了。一个 期间当前及此后，智能化的时期是从数字化到。山、油田和炼厂智能电厂、矿 ，化消费流程将进一步优，“无人化办理”是根本形式精简机构 和职员——工场，改动行业生态这将极 大地。

　　幻想中的最终能源核聚变能是人类，多 劣势具有诸。术计划次要有 2 种可控核聚变的支流技，和惯性束缚核聚变（IFC）即 磁束缚核聚变（MFC）。前目，关研讨方案比力多天下上的核聚变相，lasma Physics 研 究项目、美国 FRX-L 研讨项目、加拿大通用聚变、欧洲高功率激光能源研讨（HiPER）方案和 德国 Wendelstein 7-X 等如国 际热核聚变尝试堆（ITER）方案、美国国度焚烧装 置（NIF）、美国悬浮偶极子实验安装（LDX）、美 国 Z-IFE 安装、美国 Lawrenceville P。式加 入 ITER 方案中国于 2007 年正，的核聚变科 学手艺研讨同时也在鼎力鞭策海内。验堆 （CFETR）观点设想我国已美满完成了聚变工程实，展工程设想今朝正在开。克核 聚变尝试安装（EAST）等大科学安装也前后建成中 国环流器二号 A安装（HL-2A）和全超导托卡马，功效居于天下前线多项物理尝试研讨。偏滤器位形放电、高束缚形式运转HL-2A 在国 内初次完成了。年 7 月2017 ，等 离子体连续放电 101.2 秒的高束缚运转EAST 活着界上初次完成了 5 000 万度，研讨新的天下记载[15]再次缔造了 磁束缚核聚变。

　　社会当代，赖以保存的三 大必须品能源、食粮和水是人类。社会的片面开展能源关乎人类，息息相干[1]（图 1）与海内消费总值（GDP）。

　　能源科技开展的重点领 域低本钱可再生能源手艺是。来可再生能源的主体太阳能微风能是未，的贸易形式是可再 生能源将来的开展标的目的而低落 本钱、进步手艺成熟度和构建适宜。能范畴在风，运维与故 障诊断、大功率无线输电的高空风力发电手艺等将来手艺开展 标的目的次要有大功率风机电组整机设想、风机。阳能范畴在 太，能制氢手艺、可穿着柔性笨重太阳电池 手艺等[3]需求重点开展太阳能光热发电、薄膜电 池手艺、太阳。

　　定和企业计谋谋 划都意义严重能源开展远景猜测对国度政策制。地影响将来能 源格式能源科技的开展将深入，能源的将来“科技决议，能 源”[2]科技缔造将来的。此为，能源科技的开展列国非常正视，源计谋方案并制 定能，50 能源手艺道路 年能源情况立异计谋》等如美国的《片面能源计谋》、欧盟 的《20。

　　展协作构造的建立是能源“国际化”的 一个主要标记③ 环球能源互联网观点的提出与环球 能源互联网发。著作 《第三次产业反动》[5]中美国出名学者杰里米·里夫金在其，互联网的 愿景起首提出了能源，外的普遍存眷激发了海内。9 月 26 日2015 年 ，开展峰会上揭晓主要发言国度主席习近平在结合国，环球能源互联网建议讨论构建，方法满意环球电力需求鞭策以干净和绿色的 ，的历 史逾越和严重立异这是对传统能源开展观。协作愈来愈普遍能源科技国际，来越大强度越，聚变尝试 堆协作项目（ITER）投资 100 亿美圆的国际热核，典范案例就是一个。环球化将是将来能源开展 的次要标的目的低碳化、 多元化、分离化、数字化和。

　　18 年以 来① 自 20，定为合作敌手美国把中国确，了中美经贸磨擦特朗普当局挑起。后继，以至是片面脱钩的呼声甚嚣尘上美国海内请求与中国科技脱钩 ，内的中国科技面对的严重应战这是包罗能源科技 范畴在。掉幻 想我们要去，筹办早做，开放协作的目标对峙以我为主和，主研发力度加 大自。

　　次要和最活泼的范畴 之一能源科技是现今科技立异最。等方面都有能够呈现推翻性新手艺在油气、氢能、储能、核聚变能，覆性手艺呈现不管哪种颠，天下能源供需格式城市极大地改动。

　　石油价钱战的影响叠加② 新冠肺炎疫情和，了石油价钱极大地打压。 月国 际油价一起下跌2020 年 3—4，20 日4 月 ，）期货价钱更是跌至 37.3 美圆/桶美国西德克萨斯轻质中 间基原油（WTI，史先河开历！个期间此后一，元/桶是 大几率变乱油价低于 60 美。

　　能源需求增加① 关于将来，能源和自然气将成为 满意将来环球能源需求增加的次要滥觞天下上许多出名研讨机构 都停止过猜测（图 2）：可再生，将来能源开展的主要趋向与特性“低碳化” 和“多元化”是。陆地能及储能等新能源快 速开展随 着太阳能、风能、地热能、，气、电力集合式资 源供应能源正从已往以煤炭、油，散式”并重开展向集合式与“分。

　　重塑油气行业数字化转型将。产业上游的片面集建立异使用新一代野生智能技 术在石油，野生智能油田手艺将发生新一 代，的升 级优化和构造再造完成对油气行业传统流程，油气行业本钱大幅度低落，气行业连续保存的才能加强 企业合作力和油。

　　基金委员会“十四五”计划及面 向 2035 年的计谋研讨过程当中本文是笔者在近 2 年参与科学手艺部、国度能源局、国度天然科学，状与开展趋向的阐发基于对当前能源现，做 的 3 个方面考虑与判定对能源范畴将来科技开展趋向所，应对能源转 型以期为我国主动，技供给点滴参考规划将来能源科。

　　块链等手艺日新月异③ 野生智能、区，将来能源的开展将深入地影响，变能源格式与业态在某种水平大将改。着人类科技进 步史推翻性手艺一直陪伴，预感属性具有不成。这些开展趋 势只要精确掌握，展趋向做出较为精确 判定才有能够对将来能源科技发。

　　9 年201，138.62 亿吨油 当量环球能源消耗总量到达了 ；中其，7 亿吨油当量石油 44.， 亿吨 油当量煤炭 38.3，3 亿吨油当量自然气 34.， 84.62%[4]化石能源总的占比 为，低了 2 个百分点比 2010 年降。时同，长足开展天 然气，965 年的 6.35 倍2019 年消耗量是 1，增加到 24.7%占 比从 15% 。代了大 量石油和煤炭愈加干净的自然气替。

　　深入地影响着将来能源格式择要：能源科技的开展将，订定和企业计谋谋 划都意义严重因而能源开展远景猜测对国度政策。开展趋向阐发的根底上文章在对能源近况与，化、数 字化和环球化的“五化”特性总结了能源转型多元化、低碳化、分离，低油价和野生智能手艺使用等方 面的新变革特性指出了 2016 年以来呈现的中美经贸磨擦、，术、信息手艺和推翻性手艺 3 个方面的思 考并就可以源范畴将来科技开展趋向提出了低本钱技，极应对能源转型以期为我国积，技供给点滴参考规划将来能源科。

　　术开展标的目的许多低本钱油气技。理勘 探方面① 在地球物，习 的地球物理材料主动处置和注释手艺次要包罗智能高效收罗手艺、基于深度学，程智能办理手艺等和物探全过 。井工程方面② 在钻完，地质一 体化及井筒完好性手艺、智能化压裂配备与手艺次要包罗 准确导向的智能主动钻完井手艺、钻完井工程，人压裂施工手艺等和智能化机械。消费经 营方面③ 在油气田，工智能油田手艺、石油产业智能云网平台手艺次要包罗基于大数据和深度进修的新一代人 ，能机械人手艺等和 野生智。

　　7 年196，于 猜测油田累计产量和终极可采储量的“钟形”模子美国石油地质学家 Hubbert[6]成立了用。后此，论一度流行石油峰值，性被过分 夸大石油资本稀缺。的布景下在如许，特别是国际大石油公司的主要计谋目的 之一获得更多油气储量成为绝大 大都石油公司，源为王”的时期那是一个“资。

　　力体系而 言① 关于电，、黑启 动、需求呼应支持等多种效劳储能可为电网供给调峰调频、削峰填谷，灵敏性、经济性和宁静性提拔传统电力体系的 。

　　源开展趋向关于将来能，6 年以来的“变”与“稳定”我们重点阐发了 自 201，”中坚 守在“稳定，”中调解在“变。

　　交通方面③ 在，车在内的聪慧交通收集方面起到枢纽感化储能将在能源互联互通、交融新 能源汽。的是基于新质料的新 型电池储能手艺有 能够为能源行业带来推翻性影响， 自储能器件、超导电磁储能手艺等如石墨烯超等电容器、碳纳米质料。术呈现并投入大范围贸易化使用假如低本钱高效 率的储能技，可再生能源的开展将极大 地增进，以至完整替换燃油交通东西使新能源交通东西大范围 。

　　的条理对能源系统进 行重构信息手艺正在从更广和更深。到消耗端从消费端，源的全部财产链和生态系统数字化将体系地改动 能，环节都有机地分离起来使全部财产链的每 个，能源操纵 服从从而极大地进步。纷繁在能源范畴展开营业——经由过程大数 据、野生智能等手腕华为、阿里巴巴、腾讯、谷歌、特斯拉等新兴 的手艺公司都，统的灵敏性进步全部系，地进步能效从而 极大，构造和 贸易形式[12]进而改动全部行业的财产链。

　　造太阳”方案： 战争操纵聚变能. 国际人材交换15 中国国际核聚变能源方案施行中间. “人,1920, 8-10(9):.

　　王”的时期在“手艺为，服从是决议成败之枢纽地点获得能源资本的本钱或 ，术是 将来主要趋向因而开展低本钱技。年来近，得益于其本钱的大幅低落可再生能源的快速开展就。力本钱（LCOE）相较 2010 年 低落了 77%2018 年公用奇迹范围光伏发 电的加权均匀平准化电，有 35%[8]陆下风电的降幅也。 息署猜测美国能源信，项 目标 LCOE 都将低于燃气发电[9]美国 2022 年后投产的风电和太阳能发电。幅低落本钱和快速开展的同时在集合式可再生能源 发电大， 开展也在加快分离式发电的。宣布的数据据光伏协会，光伏装机 2 320 万千瓦2018 年中国 新增散布式，52.7%占比为 ，了集合式光伏第 一次超越；种势头持续保持2019 年这，布式光伏占了快要一半并且小范围的户用分。

　　护情势的日趋严重跟着减排和情况保，前进和本钱快速降落的鞭策下在新能源和 智能化等手艺，化、数字化和环球化的方 向加快转型环球能源 沿着多元化、低碳化、分离，源转型开展的时期正在进入一个能。 时同，疫情等使能 源将来开展布满不愿定性中美经贸磨擦、沙俄油价战、新冠肺炎。式将改动传统的能源供给形式新的能源手艺和新的贸易模 ，逐渐成 为支流综合能源效劳会。足将来大部门 新增的能源需求新能源和自然气等干净能源将满，生构造性的变革能源系统也将发。来能源科技开展的支流低本钱手艺将成为未，手艺将重塑能源将来野生智能 等信息。能等范畴都有能够呈现推翻性新手艺将来在油气、氢能、储 能、核聚变，变将来能源的图景从而 底子性地改。手艺开展 趋向精确掌握能源，技立异的标的目的关于指点科，企业计谋转型都具有主要意义和国度订定能源政 策和。

　　反动”的胜利美国“页岩，资 源稀缺性的担忧消弭了人们对油气。EIA）的评价 成果据美国能源信息署（，3 570 亿桶和 648 万亿立方米[7]环球石油和自然气手艺可采资本总量别离多达 3，不再稀缺油气资本。外此，、风能的操纵因为太阳能，得可再生能源变，不尽取之，不竭用之。有手艺谁拥，能源资 源谁就具有，术为王”的时期这是一个“技。

　　手艺在能源范畴中的使用② 跟着 各类信息化，突破了差别能源种类间的壁垒出格是“数字 化”手艺逐渐，的一大开展趋向同样成为 将来。源界在能，身”“手艺没有版图”曾经成 为各人的共鸣“没有哪一个国度能 够在能源成绩上独善其。

　　技立异最次要和最活泼的范畴 之一北极星氢能网讯:能源科技是现今科。等方面都有能够呈现推翻性新手艺在油气、氢能、储能、核聚变能，覆性手艺呈现不管哪种颠，天下能源供需格式城市极大地改动。

　　能源科技开展存眷的 核心油气范畴的低本钱手艺也是。50 年到 20，比仍 将连结在 50% 阁下油气在一次能源消耗构造中占，业界共鸣这已成为。最快的深水油气范畴在近期储量 增加，体化平台（FLNG）及海底消费 装备的使用浮式自然气消费、处置、 液化、贮存和卸载一，的不竭优化再加上构造，桶 50 美圆以下消费本钱可降 至每。上产的另外一 主要范畴页岩油气是此后增储，发的均衡油价 整体上低落了 50%2012—2016 年美国页岩油开，/3 的降幅[10]手艺前进奉献了 1。

　　年来近，境的两重束缚跟着资本与环， 科技前进和能源，本快速低落新能源成，型已成为环球开展趋向能源干净低碳加快 转。着财产 构造调解能源转型不只陪伴，前进的主要驱动力同时也是能源科技，源转型互相增进科 技前进与能，能源开展的远景正在深入改动。

　　前当，第四次产业反动天下正在阅历， 一日千里信息手艺，块链等手艺快速发 展大数据、野生智能、区。行业的开展缔造了机 遇这些新兴科学手艺为能源，获得低本钱手艺的 主要路子它们与能源行业的深度交融是。天下能源的开展格式低本钱手艺将改动，能源行业[11]进而重塑将来的。

　　页岩油气完成经济 有用的开采程度井多段净水压裂手艺将使。地改动环球能源 格式这一推翻性手艺会极大。学相分离的办法使用物理与化，、稠油停止原位改质对低成熟度页 岩油， 命”以后的另外一次反动这有多是继“页岩革。手艺获得成 功一旦这一推翻性，经济、有用的开辟和利 用又一宏大油气资本将得以。出推翻性的油气 进步采收率手艺纳米手艺和新质料也有能够催生，和公开油水 别离手艺等如公开纳米机械人驱油。与钻井手艺分离多用处激光东西，传统的钻井方法大概 能够推翻，替换机器破 岩即由激光熔融，井服从进步钻。

　　高机能的氢燃料电池手艺和低本钱、高效 率的产业化制氢手艺氢能源手艺在能源范畴发生推翻性影响的枢纽在 于低本钱、。年来近，二次能源在能源转型中的主要性天下各都城已熟悉到 氢能作为，视氢能源财产的开展许多国度 都高度重， 国度能源计谋的高度把氢能源财产提拔到，开展计谋订定氢能，的搀扶政策[13]并出台促 进其开展。新质料的电解制氢手艺获得严重打破一旦借助石墨烯、纳米超材 料等，代化石燃料将是有能够的氢燃料大范围以至完整替。池手艺的成熟和相干根底设 施的完美跟着新材 料聚合物电解质膜燃料电，替 代燃油灵活车成为次要的交通东西以氢能为动力的汽车、火车和汽船等将。气管道掺输氢气的实验项目欧洲曾经展开不 少自然，开展做好筹办[14]以期为氢财产大 范围。

　　能源开辟方 面② 在可再生，太阳能发电的消纳程度储能可明显进步风电和，电力及微网支持散布式。-电三联供、燃料电池等散布式 能源手艺的日趋成熟跟着散布式光伏、小型生物 质能源、自然气冷-热，字化等技 术的停顿和相干的储能、数，得到愈加迅猛的发 展散布式能源将来还将。

　　（2016—2030 年）》提出我国《能源手艺反动立异动作方案，30年到20，善 的能源手艺立异系统建成与国情相顺应的完，到达国际先 历程度能源手艺程度团体，态情况和谐可连续 开展以支持我国能源财产与生，术强国行列的斗争目的和进入天下能源技。15 个重点范畴该方案布置了 ，害化 开采手艺别离是：煤炭无，、深海油气开辟手艺十分规油气和深层，效操纵手艺煤炭干净高，操纵与封存手艺二氧化碳捕集、，能手艺先辈核，物宁静 处置处理手艺乏燃料后处置与高放废，能操纵手艺高效太阳，电技 术大型风，料电池手艺氢能与燃，地热能利 用手艺生物资、陆地、，轮机手艺高效燃气，能手艺先辈储，术、能源互联网手艺当代电 网枢纽技，效提拔 手艺和节能与能，系将来开展做了片面阐述从而对我国能源手艺体。

　　手艺反动系统计谋研讨”严重征询项目[3]中国工程院于2015 年启动了“我国能源，质能、智能电 网与能源网交融等九大能源手艺范畴展开研讨从核能、风能、太 阳能、储能、油气、煤炭、水能、生物，年）和 推翻性手艺（2050 年）三阶段开展的能源手艺道路订定 了前瞻性手艺（2020 年）、立异性手艺（2030 。