隨著新一輪工業(yè)革命興起，應(yīng)對氣候變化達成全球共識，能源技術(shù)成為引領(lǐng)能源產(chǎn)業(yè)變革、實現(xiàn)創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的源動力。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、采取行動加快能源科技創(chuàng)新，以增強國際競爭力。同時，能源技術(shù)開發(fā)的最新動態(tài)也預(yù)示著未來全球能源發(fā)展趨勢。


一、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

未來，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，按年度工作計劃，可再生能源、能效建筑、電動運輸和儲存方案 4個清潔能源領(lǐng)域的項目將獲 22 億歐元撥款。俄能源部宣布支持設(shè)立遠東聯(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)新項目，作為能源創(chuàng)新計劃 (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，受到越來越多的關(guān)注。全球多個核電大國推進 SMR技術(shù)開發(fā)部署。美國Nuscale Power公司提交首個 SMR商業(yè)電廠設(shè)計認證審查申請。加拿大監(jiān)管機構(gòu)啟動了首個 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。俄羅斯原子能集團所屬“光線”科學生產(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、可長期運行等特點，可作為獨立電源為偏遠地區(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次能源基本計劃”，提出今后將開發(fā)具有安全性、經(jīng)濟性和機動性優(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。

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、信息高度透明等優(yōu)勢，能實現(xiàn)能源的數(shù)字化、分布式精準管理，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)銜的財團將開發(fā)一個針對能源大宗商品交易的區(qū)塊鏈數(shù)字平臺。澳大利亞政府將提供 257 萬澳元以支持一個應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的光伏和用水兩年試點項目。麥肯錫公司在一份報告中指出，區(qū)塊鏈是繼蒸汽機、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.電池儲能將發(fā)揮重要作用

儲能產(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)發(fā)布的《電力存儲和可再生能源 ：成本和市場研究報告 (2030)》稱，到 2030 年，如果能源系統(tǒng)的可再生能源份額翻番，全球儲能容量將增加三倍。報告在基本預(yù)測情景中提出，到 2030年，全球儲能裝機將在 2017 年基礎(chǔ)上增長 42% ～ 68%，如果可再生能源增長強勁，那么儲能裝機增長幅度將達到155% ～ 227%。電池儲能將在改變儲能裝機結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用，在尖峰負荷時段的電力能源系統(tǒng)中起到電源的作用。儲能技術(shù)的快速發(fā)展將給能源系統(tǒng)帶來顯著變化，同時，在化石燃料需求上會造成一定的影響，畢竟，儲能將越來越多地取代火電，在電力能源系統(tǒng)中發(fā)揮強大的電源調(diào)節(jié)能力。

5. 5G與能源的深度融合

近年來，能源行業(yè)積極實施“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。可再生能源、電網(wǎng)通信、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域?qū)⒊蔀?5G在全球能源行業(yè)的重點應(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》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。麻省理工學院(MIT)則通過一臺特制 3D打印機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)，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)也會帶來太陽能電池質(zhì)量和效率的大幅提高。


二、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，使清潔能源在一次能源生產(chǎn)和消費中占更大份額，推動能源轉(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。一次能源消費中非化石能源主要來自一次電力，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)型的重要標志。當前，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、風電、光伏裝機規(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)模儲能以及先進能源裝備及關(guān)鍵材料等重點領(lǐng)域。

3.加大研究力量，建立有效激勵機制

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水平的重大能源技術(shù)示范工程。智能電網(wǎng)和多種儲能技術(shù)快速發(fā)展，陸上風電、海上風電、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水平的重大能源示范工程成果標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口 ;產(chǎn)學研結(jié)合不夠緊密，創(chuàng)新活動與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié) ;創(chuàng)新體制機制不夠完善，人才培養(yǎng)、管理和激勵制度有待改進等幾方面。因此推動能源技術(shù)革命已迫在眉睫，必須大力推進能源技術(shù)創(chuàng)新，縮小與國際先進水平差距，強調(diào)自主研發(fā)與技術(shù)引進相結(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，建立穩(wěn)定的政策環(huán)境，把化石能源清潔高效利用、分布式能源和智能電網(wǎng)、先進安全核能、規(guī)模化可再生能源作為戰(zhàn)略優(yōu)先方向，適時更新中長期發(fā)展戰(zhàn)略和行動計劃，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)背景下推動能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型

在“智能 +”時代，云、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、機器學習、人工智能、自動化、智能終端、增強現(xiàn)實等技術(shù)組成錯綜復(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)時代，能源行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已是大勢所趨

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，構(gòu)筑更高效、更清潔、更經(jīng)濟、更安全的現(xiàn)代能源體系。