一、前言
面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨 勢，2014 年 6 月 13 日，習(xí)近平總書記主持召開中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議，明確提出中國能源安 全發(fā)展的“四個革命、一個合作”戰(zhàn)略思想。能源 技術(shù)革命的首次提出，標(biāo)志著能源技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)擺 在能源發(fā)展全局的核心位置。能源技術(shù)革命是助推能源消費(fèi)、供給、體制革命和加強(qiáng)國際合作的基礎(chǔ)， 是實(shí)現(xiàn)“十三五”時期建設(shè)綠色、低碳、安全、高 效可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系目標(biāo)的支撐，是建設(shè)創(chuàng)新 型國家的重要內(nèi)容 [1]。
新一輪能源技術(shù)革命已經(jīng)出現(xiàn)，我國需把握住 這一歷史性機(jī)遇，準(zhǔn)確分析我國的能源形勢和能源 稟賦，展望 2020 年、2030 年和 2050 年能源消費(fèi)結(jié) 構(gòu)，分析核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)的技術(shù)趨勢，提出支撐 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的能源技術(shù)革命方向，積極搶占能源革命 的制高點(diǎn)，成為新一輪競賽規(guī)則的制定者和主導(dǎo)者， 在未來能源體系和經(jīng)濟(jì)政治格局中占據(jù)主動地位。
二、能源形勢
我國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費(fèi) 國，形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源、 可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系，技術(shù)裝備水 平明顯提高，生產(chǎn)生活用能條件顯著改善，能源事 業(yè)發(fā)展取得舉世矚目的成就。在供求關(guān)系緩和的同 時，結(jié)構(gòu)性、體制機(jī)制性等深層次矛盾進(jìn)一步凸顯， 成為制約能源可持續(xù)發(fā)展的重要因素，我國能源發(fā) 展也面臨諸多矛盾交織、風(fēng)險隱患增多的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
（一）能源資源地域分布不均勻
中國煤炭資源主要分布于華北、西北地區(qū)，地 質(zhì)開采條件較差，極少可供露天開采。石油、天然 氣資源多分布于東、中、西部地區(qū)和海域，地質(zhì)條 件復(fù)雜，埋藏深，勘探開發(fā)技術(shù)要求較高。未開發(fā) 的水利資源多集中在西南的高山深谷，開發(fā)難度大、 成本高。而我國主要能源消費(fèi)地區(qū)集中在東南沿海 經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，大規(guī)模、長距離的北煤南運(yùn)、北油 南運(yùn)、西氣東輸、西電東送，是中國能源流向的顯 著特征和能源運(yùn)輸?shù)幕靖窬帧?
（二）一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)問題依舊突出
2016 年我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，煤炭占比 為 61.93 %，石油占比為 18.83 %，天然氣占比為 6.28 %，非化石能源占比為 12.96 %。說明我國現(xiàn)階 段能源利用過于單一，過于依賴煤炭、石油等化石 能源，這與我國的能源資源現(xiàn)狀相關(guān)，反映出我國 能源結(jié)構(gòu)的均衡性差，不能抵抗未來煤炭、石油緊缺而帶來的經(jīng)濟(jì)風(fēng)險和能源問題。因此，需要將非 化石能源作為滿足未來新增能源需求的重點(diǎn)，大力 發(fā)展核電、水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電。
（三）能源供給安全可持續(xù)發(fā)展亟待保障
石油對外依存度是衡量一個國家和地區(qū)石油 供應(yīng)安全的重要指標(biāo)，受國內(nèi)產(chǎn)量下降和進(jìn)口量 增加雙重影響，2016 年中國原油對外依存度升至 65.4 %。高依存度容易使得我國受到供應(yīng)中斷和國 際油價波動等外部因素的影響。亞太地區(qū)與中亞地 區(qū)及海上要道相連，能源地緣政治博弈主要為運(yùn)輸 通道的控制、海外資源來源爭奪以及海上油氣資源 爭奪，如菲律賓炮制“南海仲裁案”、日本覬覦釣 魚島涉及油氣資源的博弈。我國石油進(jìn)口的 80 % 以上需要通過印度洋和馬六甲海峽，馬六甲海峽容 易受到他國干涉，威脅正常的能源運(yùn)輸通道。因此 我國需積極建設(shè)中緬天然氣石油管道、泰國克拉地 峽，開辟新的資源通道。通過“一帶一路”加強(qiáng)和 俄羅斯、中亞的資源交易，拓展能源進(jìn)口來源。
（四）能源發(fā)展導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴(yán)重
以煤為主的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)所帶來的嚴(yán)重環(huán)境污 染、煤炭燃燒的低效率和煤炭使用防污染設(shè)施的缺 乏，導(dǎo)致我國霧霾頻繁發(fā)生。煤炭消費(fèi)的巨大體量 和煤的高碳性，使煤炭相關(guān)二氧化碳排放量成為我 國二氧化碳排放的最主要來源，同時導(dǎo)致我國成為 世界第一碳排放國。我國部分地區(qū)能源生產(chǎn)消費(fèi)的 環(huán)境承載能力接近上限，大氣污染形勢嚴(yán)峻。以氣 代煤和以電代煤等清潔替代成本高，潔凈型煤推廣 困難，大量煤炭在小鍋爐、小窯爐及家庭生活等領(lǐng) 域散燒使用，污染物排放嚴(yán)重。高品質(zhì)清潔油品利 用率較低，交通用油等亟需改造升級。在核電大發(fā) 展背景下，我國核電站卸出的乏燃料數(shù)量在不斷增 長，乏燃料后處理能力嚴(yán)重不足，乏燃料儲存與廢 物處置壓力日益增加。
（五）能源綜合利用效率偏低
世界銀行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2016 年我國單位 GDP 能耗為 3.7 tce / 萬美元，是世界能耗強(qiáng)度平均 水平的 1.4 倍，是發(fā)達(dá)國家平均水平的 2.1 倍，與 國外發(fā)達(dá)國家相比，我國能源綜合利用效率依然偏 低。能源綜合利用效率是指能源在開采、加工、轉(zhuǎn)換、儲運(yùn)和利用過程中得到的有效能與實(shí)際輸出能 之比，包括能源生產(chǎn)和中間環(huán)節(jié)效率及終端能源使 用效率。在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，煤電轉(zhuǎn)換效率仍有提升 空間；在能源傳輸環(huán)節(jié)，電力、天然氣峰谷差逐漸 增大，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴(yán)重不足，長距離大規(guī)模外送 需配套大量煤電用以調(diào)峰，輸送清潔能源比例偏低， 部分地區(qū)棄風(fēng)、棄水、棄光問題嚴(yán)重，系統(tǒng)利用效 率不高；在終端能源使用環(huán)節(jié)，電力、熱力、燃?xì)?等不同供能系統(tǒng)集成互補(bǔ)、梯級利用程度不高，需 求側(cè)響應(yīng)機(jī)制尚未充分建立，供應(yīng)能力大都按照 滿足最大負(fù)荷需要設(shè)計，造成系統(tǒng)設(shè)備利用率持 續(xù)下降。
（六）各能源領(lǐng)域尚未有明確的長周期技術(shù)路線和 技術(shù)體系
核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣資源、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)取得了快速 發(fā)展，但部分關(guān)鍵核心技術(shù)裝備仍受制于人，重大 能源工程依賴進(jìn)口設(shè)備的現(xiàn)象仍較為普遍，技術(shù)空 心化和對外依存度偏高的現(xiàn)象尚未完全解決。創(chuàng)新 模式有待升級，引進(jìn)消化吸收的技術(shù)成果較多，但 與國情相適應(yīng)的原創(chuàng)性成果不足。各能源領(lǐng)域沒有 明確確定未來的技術(shù)體系，無法精準(zhǔn)識別重點(diǎn)的技 術(shù)領(lǐng)域和相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，容易造成技術(shù)力量分散， 無法集中人力、物力、財力攻克重點(diǎn)技術(shù)難題，核 心技術(shù)升級緩慢。相關(guān)研究機(jī)構(gòu)制定了研究路線， 但未形成長周期的技術(shù)路線，容易造成各能源領(lǐng)域 的技術(shù)冗余研究，無法通過統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)發(fā)展，形成技術(shù)領(lǐng)域的交互推進(jìn)，同時沒有清晰的階段發(fā) 展目標(biāo)和技術(shù)的演變關(guān)系，無法形成技術(shù)節(jié)點(diǎn)的銜 接和穩(wěn)步升級。通過制定明確的技術(shù)路線和技術(shù)體 系，將有助于引導(dǎo)廣大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在充分進(jìn)行 市場調(diào)研、審慎考慮自身條件的基礎(chǔ)上，確定本單 位的發(fā)展方向和重點(diǎn)。
三、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)展望
“十九大”報告指出要構(gòu)建清潔低碳、安全高 效的能源體系，未來將形成煤、油、氣、核、新能源、 可再生能源多輪驅(qū)動的能源結(jié)構(gòu)。面對能源結(jié)構(gòu)的 重大轉(zhuǎn)型，能源技術(shù)革命要為新型能源體系結(jié)構(gòu)提 供重要支撐。從目前可以預(yù)見的趨勢出發(fā)，基于現(xiàn) 有政策情景，分析了 2020 年、2030 年以及 2050 年 中國的能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，為制定能源技術(shù)路線、構(gòu)建 能源技術(shù)體系提供參考。
（一）中國能源現(xiàn)狀
由圖 1 和圖 2 可知，我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出 向清潔能源轉(zhuǎn)型的大趨勢。2016 年全年能源消費(fèi) 總量為 4.36×109 tce，比上年增長 1.4 %，為世界能 源最大消費(fèi)國，其中化石能源占比 87.11 %。煤炭 消費(fèi)量為 2.7×109 tce，同比下降 4.7 %，占能源消 費(fèi)總量的 61.93 %，比上年下降 2 %。石油消費(fèi)量 為 8.21×108 tce，原油消費(fèi)量增長 5.5 %，占比為 18.83 %。天然氣消費(fèi)量為2.74×108 tce，增長8.0 %， 占比為 6.28 %。全社會用電量為 5.9198×1012 kW·h，電力消費(fèi)量增長 5.0%。水電、風(fēng)電、核電等非化石 能源消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的12.96%，提高了1.3%。
圖 1 2005—2016 年我國能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)趨勢圖
圖 2 2016 年我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)
（二）2020 年中國能源展望
2016—2020 年，為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化期，我國需把 發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向， 堅持發(fā)展非化石能源與清潔高效利用化石能源并舉， 堅持發(fā)展非煤能源發(fā)電與煤電清潔高效有序利用并 舉，降低煤炭的消費(fèi)比重，顯著提高非化石能源和 天然氣消費(fèi)比重，加快推進(jìn)主體能源由油氣替代煤 炭、非化石能源替代化石能源的雙重更替 [2~5]。
2020 年， 能 源 消 費(fèi) 總 量 控 制 在 4.7×109 ~ 4.9×109 tce。煤炭、油氣、非化石能源消費(fèi)比例達(dá) 到 6∶2.5∶1.5。煤炭消費(fèi)總量控制在 4.1×109 t 以 內(nèi)，煤炭消費(fèi)比重降低到 58 %，基本達(dá)到峰值水平 （如圖 3 所示）。石油消費(fèi)總量為 5.9×108 t，消費(fèi) 比重達(dá)到 17 %。天然氣消費(fèi)比重逐漸上升，最終達(dá) 到 10 %，即 4.1×1011 m3 。非化石能源消費(fèi)比重提 高到 15 % 以上，其中核能利用量達(dá)到 1.7×108 tce、 水能利用量達(dá)到 3.7×108 tce、風(fēng)能利用量達(dá)到 1.5×108 tce、太陽能利用量達(dá)到 1.4×108 tce、生物 質(zhì)能利用量達(dá)到 6×107 tce [6]。
圖 3 2020 年我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)展望
（三）2030 年中國能源展望
2021—2030 年，為能源變革期，實(shí)現(xiàn)能源消費(fèi)顯著優(yōu)化和能源綠色低碳發(fā)展，力爭 2030 年煤炭、 油氣、非化石能源消費(fèi)比例達(dá)到 5∶3∶2，非化石 能源占比將提升至 22 %，打破對化石能源絕對依賴 的局面。風(fēng)能、水能、太陽能、核能等占一次能源 消費(fèi)的比重將上升 [7~10]。從化石能源結(jié)構(gòu)上看， 從煤炭一家獨(dú)大向著煤、氣、油結(jié)構(gòu)逐漸合理的方 向演進(jìn)，能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)更趨低碳化和清潔化。
2020—2030 年期間能源需求總量增長放緩， 2030 年總量達(dá)到 5.3×109 tce。一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu) 持續(xù)優(yōu)化，傳統(tǒng)石化能源消費(fèi)占比將下降至 78 % （如圖 4 所示）。煤炭消費(fèi)峰值已經(jīng)過去，消費(fèi)量 回落至 3.6×109 tce 左右，占比降至 49 %；2020— 2030 年中國石油供需基本以 1 %~2 % 的速度增長， 到 2030 年石油消費(fèi)量在 6.5×108 t 左右，占比降至 17 %。2020—2030年中國天然氣供需增長率降到5 % 左右，2030 年中國天然氣需求量為 4.1×1011 m3 ， 占能源需求總量比重將達(dá)到 12 % [11,12]；石油占 比下降，天然氣占比上升，油氣比趨于合理，在 2030 年達(dá)到 1∶0.7 左右。非化石能源占比上升到 22 % 左右，其中核能占 5 %，水能占 10 %，可再生 能源占 7 %。
圖 4 2030 年我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)展望
（四）2050 年中國能源展望
2030—2050 年，是能源革命的定型期，將形成 新型能源體系。經(jīng)過能源供給側(cè)改革，能源消費(fèi)在 2035 年前后達(dá)到峰值，達(dá)到 5.5×109 tce 左右，然 后 2030—2040 年年均降低 0.04 %，2040—2050 年 年均降低 0.5 %，最終在 2050 年一次能源消費(fèi)量 下降到 5×109 tce [7,8]。通過走高比例可再生能 源利用路線，實(shí)現(xiàn)《能源生產(chǎn)和消費(fèi)戰(zhàn)略》中對 2050 年的展望，非化石能源消費(fèi)占比為 50 % 以上。
中國經(jīng)濟(jì)增長放緩、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及對環(huán)境污染 和氣候變化的高度重視，促使煤炭消費(fèi)提前進(jìn)入下 降趨勢。在嚴(yán)格控煤政策下，中國煤炭消費(fèi)逐步下降到 2050 年的 1.86×109 tce，年均降低 1 %。受經(jīng) 濟(jì)增速下降和環(huán)保政策的影響，煤電增長將受到制 約，同時考慮到煤電效率的提升，預(yù)計發(fā)電用煤在 2030 年之后持續(xù)下降，屆時新增電力需求將主要依 賴于可再生能源和核電。2035 年之后，隨著燃油經(jīng) 濟(jì)性不斷提高、燃料替代和電動汽車普及加快，成 品油消費(fèi)量開始出現(xiàn)較快下降，最終 2050 年石油 消費(fèi)下降到 5×108 t 左右。天然氣需求持續(xù)增長， 2016—2050 年年均増長 3.8 % 左右，2050 年將達(dá)到 7×1011 m3 ，接近美國目前消費(fèi)水平。同時天然氣 凈進(jìn)口量到 2050 年將高達(dá) 2.85×1011 m3 左右，對 外依存度達(dá)到 40 % [13]。
中國化石能源消費(fèi)將在 2030 年達(dá)到峰值， 2030—2050 年年均下降 2.3 %，2050 年占比達(dá)到 49 %。煤炭消費(fèi)比重持續(xù)下降 [14,15]，在 2050 年 達(dá)到 26 %（如圖 5 所示）；電力替代技術(shù)快速發(fā)展， 導(dǎo)致石油消費(fèi)比重快速下降，直到 2050 年占比降 到 9 %；天然氣消費(fèi)比重則上升到 14 % 左右。非化 石能源消費(fèi)增速遠(yuǎn)快于化石能源增速，2050 年達(dá)到 1.54×109 tce，年均增長 1.3 %，消費(fèi)比重達(dá)到 50 % 以上，其中太陽能、風(fēng)能等其他可再生能源比重上 升最快，由 2030 年的 7 % 上升至 2050 年的 26 %。
我國能源技術(shù)革命形勢及方向分析
圖 5 2050 年我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)展望
四、技術(shù)發(fā)展趨勢
核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣資源、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合等不同 能源技術(shù)方向的發(fā)展趨勢和技術(shù)路線不盡相同，但 存在重疊內(nèi)容和共性部分。總結(jié)歸納起來，不同類 型能源的技術(shù)發(fā)展趨勢將呈現(xiàn)共基 / 交叉、滲透 / 融合、先進(jìn) / 高端、智能 / 高效等特征。技術(shù)突破 和創(chuàng)新將更加注重基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、工程示范 等工作的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和銜接，以及研發(fā)、設(shè)計、制造、試驗(yàn)和運(yùn)行等環(huán)節(jié)的相互促進(jìn)和閉環(huán)的實(shí)質(zhì)性協(xié)同 合作。
（一）不同類型能源具有共同的內(nèi)生動力
各類能源技術(shù)的進(jìn)步和突破越發(fā)依賴于基礎(chǔ)材 料、先進(jìn)制造和信息通信等基礎(chǔ)學(xué)科和原創(chuàng)性技術(shù) 的發(fā)展。不同能源類型具有不同的技術(shù)發(fā)展方向， 但在理論、器件和材料等層面擁有共同的基礎(chǔ)和內(nèi) 生動力，同一基礎(chǔ)性重大突破將可能同時給多個能 源技術(shù)方向帶來跨越性發(fā)展。未來能源技術(shù)發(fā)展趨 勢將更加強(qiáng)調(diào)能源相關(guān)技術(shù)與非能源相關(guān)技術(shù)的交 叉聯(lián)系和創(chuàng)新，尤其是能源、材料、環(huán)境、信息和 數(shù)據(jù)等交叉方向的基礎(chǔ)理論研究。比如，耐高溫材 料研發(fā)是提高核能、油氣和煤炭等各類能源技術(shù)方 向的發(fā)電裝備制造水平的關(guān)鍵，可提高能源利用效 率和機(jī)組發(fā)電效率；納米技術(shù)是太陽能和油氣資源 等能源技術(shù)方向的共同支撐技術(shù)；先進(jìn)傳感技術(shù)在 油氣資源探測、風(fēng)電場智能監(jiān)控、水情測報、智能 電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合等方面發(fā)揮重要作用；先進(jìn)電力 電子變換技術(shù)是風(fēng)能、太陽能、儲能、智能電網(wǎng)與 能源網(wǎng)的融合等能源技術(shù)方向的共同核心技術(shù)，具 有廣泛的能源領(lǐng)域應(yīng)用場景，而高壓大容量功率半 導(dǎo)體器件和寬禁帶半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)發(fā)展 的基礎(chǔ)。
（二）不同類型能源相互滲透和不斷融合
在能源生產(chǎn)側(cè)、傳輸側(cè)和消費(fèi)側(cè)等不同環(huán)節(jié)以 及在物理、信息等不同層面，各類能源互相滲透和 不斷融合，信息流與能量流的耦合越發(fā)緊密。在各 類能源技術(shù)取得共同和全面進(jìn)步的基礎(chǔ)上，建設(shè)安 全、低碳、清潔、高效的新一代綜合能源系統(tǒng)是未 來的技術(shù)發(fā)展趨勢，這不是簡單的某個環(huán)節(jié)的技術(shù) 進(jìn)步，而是貫穿各類能源生產(chǎn)、供給與消費(fèi)的全過 程，打破目前各類能源計劃單列、條塊分割、各自 壟斷的固有藩籬，為各種一次、二次能源的生產(chǎn)、 傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換提供先進(jìn)裝備和可靠網(wǎng)絡(luò)。 能源體制革命與互聯(lián)網(wǎng)滲透發(fā)展的新形勢，為能源 領(lǐng)域的技術(shù)融合創(chuàng)新提供了新機(jī)遇。比如，光熱電 站與其他能源形式的整合與集成，諸如光熱 – 天然 氣聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 生物質(zhì)聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 風(fēng)電 聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 燃煤電站梯級利用等都將具有發(fā)展前景；天然氣系統(tǒng)在負(fù)荷側(cè)通過熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電三聯(lián)供等耦合設(shè)備與電力系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)交互，在源端 或者網(wǎng)側(cè)通過電轉(zhuǎn)氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)多類型能源聯(lián)合優(yōu)化 運(yùn)行；熱力系統(tǒng)在受端通過電 – 熱耦合和存儲技術(shù) 及設(shè)備，完成與電力系統(tǒng)結(jié)合；耦合設(shè)備的增加為 互聯(lián)系統(tǒng)的供應(yīng)帶來更多的靈活性和可靠性，有利 于就地消納分布式可再生能源，并通過實(shí)現(xiàn)能量的 長時間、大范圍時空平移達(dá)到有效消納大規(guī)模集中 式可再生能源發(fā)電；信息通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)新一代綜合 能源系統(tǒng)各能源系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)之間的高效信息通信 與交互共享，為綜合能源系統(tǒng)從產(chǎn)能到用能的全過 程實(shí)時信息采集、多能流生產(chǎn)協(xié)同控制、多能調(diào)度 和交易服務(wù)等提供技術(shù)支撐。
（三）能源相關(guān)技術(shù)水平更為高端和先進(jìn)
能源生產(chǎn)、傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)相 關(guān)的器件 / 部件、裝備 / 系統(tǒng)、工藝 / 集成等技術(shù)水 平向更加高端、先進(jìn)方向發(fā)展，具體體現(xiàn)在參數(shù)高、 容量大、體積 / 密度大、安全系數(shù)高、集成度高等 方面，主要目的是提高能源利用效率、降低能源利 用綜合成本。比如，鈾資源利用率可到 60 % 以上 的快堆技術(shù)是核能下一步的發(fā)展方向；風(fēng)能開發(fā)向 高空和海上發(fā)展，需重點(diǎn)突破 10 MW 及以上高可 靠性海上風(fēng)機(jī)的關(guān)鍵部件技術(shù)，包括 100 m 級超大 型、輕量化風(fēng)電機(jī)組葉片和風(fēng)電機(jī)組變流器；太陽 能利用需實(shí)現(xiàn)單結(jié)晶體硅太陽電池效率達(dá)到 25 % 以上，且需掌握 35 年長壽命低衰減晶體硅電池組 件成套重大工藝及核心裝備技術(shù)；在儲能方面，需 突破 10 MW/100 MWh 和 100 MW/800 MWh 的超 臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)中寬負(fù)荷壓縮機(jī)和多級高負(fù) 荷透平膨脹機(jī)、緊湊式蓄熱（冷）換熱器等核心部 件的流動、結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度設(shè)計技術(shù)，鋰硫電池能量密 度達(dá)到 300 Wh/kg，鉛炭儲能電池循環(huán)壽命 >5 000 次；油氣資源開發(fā)朝深海和深井方向發(fā)展，寬方位 多分量高分辨率地震勘探技術(shù)需滿足東部 4 500 m/ 分辨率 <3 m、西部 7 000 m/ 分辨率 <7 m，識別斷 層斷距 < 5 m 等需求；700 ℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù) 是煤炭清潔高效利用的核心技術(shù)，需研制 700 ℃機(jī) 組關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件，同時需掌握 600 MW 等級 700 ℃先進(jìn)超超臨界發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計技術(shù)；水 能資源開發(fā)利用向高落差方向發(fā)展，需發(fā)展 700 m 水頭、4×105 kV 及以上沖擊式水電站技術(shù)；直流 輸電向高電壓等級發(fā)展，重點(diǎn)突破 ±1 100 kV 特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)和 500 kV 以下基于架空線的 柔性直流輸電技術(shù)。
（四）智能化技術(shù)深度影響和改變能源行業(yè)
以先進(jìn)傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、控制技術(shù)、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能 技術(shù)等為基礎(chǔ)的智能化技術(shù)體系將深度滲透和影響 各傳統(tǒng)能源行業(yè)及其產(chǎn)業(yè)鏈，可實(shí)現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳 輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的全方位感知、數(shù)字 化管理、智能化決策和自動化運(yùn)維。在各能源系統(tǒng) 物理層面融合和自身智能化提升的基礎(chǔ)上，通過互 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)一步促進(jìn)各能源系統(tǒng)在信息層面的融 合，實(shí)現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的智能化，建立能源生產(chǎn)運(yùn) 行的監(jiān)控、管理和調(diào)度信息共同服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，推動能 源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，進(jìn)一步提高能源利用效率，實(shí) 現(xiàn)可再生能源的全額消納。比如，未來油氣資源技 術(shù)將由傳統(tǒng)技術(shù)體系轉(zhuǎn)向智能化技術(shù)體系，基于納 米尺度下的微納技術(shù)、智能材料技術(shù)、人工智能和 量子技術(shù)，以智能化精確導(dǎo)向鉆完井系統(tǒng)、納米采 油、原位改質(zhì)等極具顛覆性的技術(shù)組成的新一代油 氣資源勘探開發(fā)智能化技術(shù)體系正在形成；在核電 站智能化技術(shù)方面，通過提高燃料可利用率、在線 監(jiān)測、智能診斷等技術(shù)減少備品備件，實(shí)現(xiàn)高效運(yùn) 營，未來將以計算機(jī)超算技術(shù)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)核電站 設(shè)計分析的精細(xì)化與多物理場耦合；在發(fā)電設(shè)備方 面，將發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算的設(shè)備全 壽命周期設(shè)計、控制、智能運(yùn)維及故障診斷技術(shù)； 包括電網(wǎng)在內(nèi)的綜合能源系統(tǒng)運(yùn)行將實(shí)現(xiàn)高度智能 化，運(yùn)行狀態(tài)透明化，形成趨零邊際成本的能源輸 送網(wǎng)，整個能源網(wǎng)絡(luò)泛在化，可高智能、深優(yōu)化、 高可靠性地獲取各類能源，并優(yōu)先支持可再生能源 電力傳輸和消納；基于互聯(lián)網(wǎng)的綜合能源信息融合 將帶來商業(yè)模式創(chuàng)新，并衍生新的能源產(chǎn)業(yè)鏈。
五、能源技術(shù)革命方向
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起，全球科 技創(chuàng)新進(jìn)入高度活躍期，新興能源技術(shù)正以前所未 有的速度加快對傳統(tǒng)能源技術(shù)的替代，正在并將持 續(xù)改變世界能源格局。我國需緊跟能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升 級步伐，通過不斷創(chuàng)新發(fā)展思路，集中力量突破重 大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，推動能源技術(shù)革命，引領(lǐng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)方式的重大變革。我國能源技術(shù)革命需體 現(xiàn)科學(xué)性、全局性和戰(zhàn)略性，既要著眼于當(dāng)前，也 要考慮長遠(yuǎn)發(fā)展，為全面構(gòu)建安全、綠色、低碳、 經(jīng)濟(jì)和可持續(xù)的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系提供技術(shù)支撐。
（一）研發(fā)創(chuàng)新性技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能源技術(shù)自主創(chuàng)新
創(chuàng)新性技術(shù)是能源技術(shù)革命的核心和牽引力。 目前我國能源領(lǐng)域核心技術(shù)缺乏，關(guān)鍵裝備及材料 依賴進(jìn)口問題比較突出，三代核電、新能源、頁巖 氣等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)長期以引進(jìn)消化吸收為主，燃?xì)?輪機(jī)及高溫材料、海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)裝備等長 期落后。能源科技一直走追趕與超越并重的道路， 而實(shí)踐反復(fù)證明，任何關(guān)鍵、核心技術(shù)都不是舶來 的，自主創(chuàng)新才是最終的落腳點(diǎn)。堅持發(fā)展創(chuàng)新性 技術(shù)，占領(lǐng)能源技術(shù)高峰，徹底擺脫了對外依賴， 實(shí)現(xiàn)能源技術(shù)自主化，滿足短期能源技術(shù)需求，助 力未來能源發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。
近期（2020 年前），能源技術(shù)革命的方向是在 能源各領(lǐng)域推進(jìn)創(chuàng)新性技術(shù)研發(fā)攻關(guān)和自主創(chuàng)新， 強(qiáng)化原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新。 在核能技術(shù)領(lǐng)域，加強(qiáng)關(guān)注自主三代核電技術(shù)優(yōu)化 和型譜化產(chǎn)品開發(fā)，帶動核電產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展。在 可再生能源和儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注陸上風(fēng)電機(jī)組智 能制造與運(yùn)維技術(shù)、高效光伏和大容量儲能關(guān)鍵部 件制造技術(shù)、復(fù)雜地質(zhì)條件下的水電站筑壩技術(shù)、 生物燃料規(guī)?；a(chǎn)示范技術(shù)。在節(jié)能領(lǐng)域，關(guān)注 先進(jìn)節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)、檢測、認(rèn)證和評估技術(shù)。在化石能 源技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注油氣行業(yè)微機(jī)電系統(tǒng) / 納機(jī)電系 統(tǒng)和智能材料兩大核心技術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源網(wǎng) 融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注交直流混合輸電技術(shù)、以智能 電網(wǎng)為核心的能源供應(yīng)技術(shù)。
（二）部署前瞻性技術(shù)，趕超國際先進(jìn)水平
前瞻性技術(shù)是能源技術(shù)革命的基礎(chǔ)和推動力。 國內(nèi)外的科學(xué)技術(shù)史表明，若一國的能源領(lǐng)域基礎(chǔ) 研究缺乏前瞻性，其科學(xué)技術(shù)水平將長期處于跟隨 狀態(tài)，很難追趕其他國家的先進(jìn)水平。我國在世界 能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，只有以前瞻 性的戰(zhàn)略眼光，研究布局能源技術(shù)體系，堅持發(fā)展 前瞻性技術(shù)，才能在關(guān)鍵技術(shù)上、關(guān)鍵時間節(jié)點(diǎn)上， 實(shí)現(xiàn)彎道超車，逐步追趕甚至趕超國際先進(jìn)水平， 從而推動我國能源技術(shù)革命的不斷前進(jìn)，促進(jìn)我國能源結(jié)構(gòu)升級。
中期（2030 年前），能源技術(shù)革命的方向是在 能源各領(lǐng)域加強(qiáng)未來潛在技術(shù)發(fā)展方向的布局，科 學(xué)分析各技術(shù)的可行性及技術(shù)發(fā)展?jié)摿?，產(chǎn)學(xué)研用 協(xié)同閉環(huán)，逐步縮小與國際先進(jìn)水平的差距，甚至 在某些能源技術(shù)方向取得突破，實(shí)現(xiàn)超越。在核能 領(lǐng)域，以耐事故燃料為代表的核安全技術(shù)研究取得 突破，全面實(shí)現(xiàn)消除大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，提升 核電競爭力；實(shí)現(xiàn)壓水堆閉式燃料循環(huán)，核電產(chǎn)業(yè) 鏈協(xié)調(diào)發(fā)展；鈉冷快堆等部分四代反應(yīng)堆成熟，突 破核燃料增殖與高水平放射性廢物嬗變關(guān)鍵技術(shù)； 積極探索模塊化小堆多用途利用。在可再生能源和 儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注 10 MW 級海上風(fēng)電機(jī)組智能 制造與運(yùn)維技術(shù)；高參數(shù)太陽能熱發(fā)電技術(shù)；高效 儲能結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料研制技術(shù)；生態(tài)友好型小水電 和高水頭水電站設(shè)計及機(jī)組制造技術(shù)；生物質(zhì)混燃 發(fā)電和氣化發(fā)電。在節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注自主知識 產(chǎn)權(quán)的先進(jìn)節(jié)能技術(shù)體系。在化石能源技術(shù)領(lǐng)域， 關(guān)注深層油氣開發(fā)技術(shù)以及特殊品質(zhì)油氣開發(fā)技 術(shù)；不同煤種先進(jìn)煤氣化技術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源 網(wǎng)融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注綜合能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及透明 能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
（三）探索顛覆性技術(shù)，領(lǐng)跑世界能源科技
顛覆性技術(shù)是能源技術(shù)革命的突破口和爆發(fā) 力。探索和發(fā)展顛覆性技術(shù)，對我國在局部領(lǐng)域、 關(guān)鍵行業(yè)和主流產(chǎn)品領(lǐng)跑世界能源科技意義深遠(yuǎn)。 顛覆性技術(shù)打破傳統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路線，是對漸進(jìn)性 技術(shù)的跨越式發(fā)展，必須突破既有思維模式和“漸 進(jìn) – 突變”的縱向發(fā)展模式，跳出自身學(xué)科范疇， 不斷開拓跨學(xué)科研究，開展多種學(xué)科、多個方向的 橫向滲透和交叉交互研發(fā)試驗(yàn)工作，如量子計算、 石墨烯材料、超導(dǎo)材料、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在石油化工、 儲能、新能源、電力系統(tǒng)等各個領(lǐng)域的應(yīng)用。
遠(yuǎn)期（2050 年前），能源技術(shù)革命的方向是敏 銳識別、捕獲和培育那些對能源供應(yīng)安全具有戰(zhàn)略 影響的顛覆性技術(shù)，科學(xué)地、系統(tǒng)地開展研究，搶 占能源新科技變革的戰(zhàn)略主動權(quán)，奠定我國在未來 世界能源科技競爭格局中的優(yōu)勢地位。在核能技術(shù) 領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)快堆閉式燃料循環(huán)，壓水堆與快堆匹配 發(fā)展，力爭建成核聚變示范工程。在可再生能源和 儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注高空風(fēng)力發(fā)電等新型風(fēng)能利用技術(shù)及裝備；新型高效太陽能電池技術(shù)；氫儲能以 及多功能全新混合儲能技術(shù)；水電站智能設(shè)計、智 能制造、智能發(fā)電和智能流域綜合技術(shù)；高品質(zhì)能 源植物新品種的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。在節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān) 注先進(jìn)節(jié)能技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合。在化 石能源技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注極限鉆井以及智能采油技術(shù)； 新型煤基發(fā)電技術(shù)；磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技 術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源網(wǎng)融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注基于 功能性材料的電子開關(guān)以及泛在信息能源網(wǎng)。
六、結(jié)語
能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型需要能源技術(shù)支撐，堅持多能 源領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)研究，推動能源交叉融合，促進(jìn)技 術(shù)高端化和智能化。堅持研究創(chuàng)新性技術(shù)、前瞻 性技術(shù)和顛覆性技術(shù)，支撐在 2020 年、2030 年和 2050 年完成能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、變革以及定型，使得非 化石能源占比提高到 15 %、22 % 和 51 %，逐步構(gòu) 建清潔低碳、安全高效的能源體系，實(shí)現(xiàn)能源技 術(shù)革命戰(zhàn)略。
