深度 | 世界能源领域前沿技术发展综述

5.俄罗斯：明确燃料动力综合体发展方向

《俄罗斯2035年前能源战略草案》和《俄罗斯联邦科技发展战略》中明确了俄罗斯燃料动力综合体的技术发展方向。俄罗斯燃料动力综合体一方面致力于提高传统能源的效率，另一方面努力打造新型能源，其中包括可再生能源、节能、分布式发电、智能电网等。这两个方面在《俄罗斯燃料动力综合体领域2035年前科技发展预测》中有详细的描述。当然，该科技发展预测最为重视的还是传统能源技术，毕竟，传统能源在俄罗斯经济中的地位举足轻重。

《俄罗斯燃料动力综合体领域2035年前科技发展预测》中预设了三种全球能源发展情景，即化石能源新型情景(原油需求增速加快)，化石能源低价情景(原油需求增速放缓)和能源革命情景(向低碳能源转型)。在不同的预测情景下，俄罗斯对新型能源技术的需求也将有所不同。大多数新型能源技术(包括网络蓄电池、氢燃料电池、数字电网技术等)都出现在能源革命情景当中。该预测情景还对发展俄罗斯核电技术给予了特别的关注。与此同时也不难看出，俄罗斯燃料动力综合体对能源革命情景的技术准备程度并不充分。

6.法国：大力引进气候专家，用清洁能替代煤电

2015年，法国议会正式通过绿色增长能源转型法案，提出到2030年温室气体排放将比1990年降低40%，到2050年降低75%(同时能源消费减半)，降低化石燃料占比，控制核电装机上限为63.2GW，可再生能源在能源结构中占比达到32%。这一法案被视为谋划法国能源战略转型的重大举措，旨在让该国更有效地应对气候变化，加强能源独立性，更好地平衡不同的能源供应来源。

2017年6月，在特朗普宣布美国退出《巴黎协定》几个小时后，法国总统马克龙便邀请心怀不满的美国科学家搬到法国：为每位科学家提供3至5年资助，总计150万欧元。在年底举办气候峰会期间，法国还公布了一份奖励名单，为18名获奖气候学家提供数以百万计的欧元，资助他们在法国从事研究。

除了加大引进人才力度外，马克龙计划未来5年内关闭法国所有燃煤电站，并停止发放碳氢化合物勘探许可证;维持目前的2030可再生能源目标，即清洁能源占比达32%;将减少安装可再生能源项目的审批程序，支持智能电网和储能;到2025年将核电占比降至50%，并关闭费斯内姆核电站。

7.英国：注重空气污染治理，明确淘汰煤电时间表

英国是最早提出“低碳经济”的国家，也是第一个实施“碳预算”的国家。早在2011年，英国政府就公布了《英国可再生能源路线图》，阐述了加快英国可再生能源部署和利用的全面行动计划，确定了到2020年可再生能源满足英国15%能源需求的发展目标。2017年10月，英国商业、能源和工业战略部(BEIS)发布《低碳发展战略》报告，阐述了英国如何在削减碳排放以应对气候变化的同时推动经济持续增长，为英国低碳经济发展描绘蓝图。2017年9月18日，英国首相特雷莎•梅宣布，英国将在2025年之前淘汰煤电，这是英国政府首次明确提出淘汰煤电的时间表。

2018年是英国《气候变化法案》生效以来的第10年，2018年6月28日，英国气候变化委员会发布题为《减少英国排放——2018年向议会提交的进展报告》的报告，评估了2017年英国的温室气体减排进展，总结英国过去10年应对气候变化的成就与经验。报告指出，英国政府必须吸取过去10年的教训，才能实现其2020年和2030年的法定减排目标。除非现在立即采取行动，否则公众将面临昂贵的低碳经济转型成本。

8.韩国：“去核电”成标志性重大调整

韩国新政府“去核电”政策成为近年来能源和产业政策标志性的重大调整，计划终止所有新的核电站建设计划，也不再批准延期运行现有核电站。政府还发表了核能五年计划，将核能技术的发展重点转到核电站安全运行和拆解技术等领域。本届总统任期期满前计划至少关闭10所老旧火电站，并将对煤电和核电征收环保税，以支持更加清洁的天然气以及水电和太阳能等可再生能源。

此外，韩国电力公社正式对软银的超级电网计划表示支持，认为该计划能够帮助东北亚国家分享能源供应，提升电力体系的安全性和运作效率。

9.其他主要国家：积极制定相应的低碳能源科技战略

新发展和新技术已经加快能源行业的转变速度，对气候变化的担忧成为向低碳经济转型的促进因素，推进绿色低碳技术创新、发展以可再生能源为主的现代能源体系已经成为国际社会的共识。除了上述主要国家和地区，世界其他国家也积极制定相应的低碳能源科技战略。

加拿大是北美主要海洋国家，拥有世界上最长的海岸线，蕴含丰富的海洋资源。2011年，加拿大发布了《加拿大海洋可再生能源技术路线图》，提出海洋能源发展的中长期阶段目标，以及实现目标的具体技术途径和促进条件，以保持加拿大在海洋能源领域的领先地位，为加拿大创造全新的经济增长点。

作为全球主要原油生产国，沙特阿拉伯在国家科学、技术和创新计划(Maarifah)中确定了国家技术长期发展方向，并将“能源”、“石油和天然气”、“油气化工”纳入到11项国家关键技术规划当中。沙特燃料动力综合体能源规划明确将能源作为国家经济增长的引擎，将能效技术、节能技术、减少对环境的负面影响(包括发展可再生能源)作为优先发展的技术方向。其中，石油和天然气规划、油气化工规划更是对所有技术环节进行了详细说明。沙特阿卜杜拉国王科技城(KACST)还为每项技术规划制定了五年期的实施计划。

巴西政府强调金砖国家在能源领域的互补性，目前巴西已成为中国十大原油供应国之一。同时，巴西认为金砖国家在低碳减排领域潜力巨大，在资金、技术领域共同关切很多。政府承诺在能效、可再生能源、林业、农业和工业等领域采取有效政策和措施，积极应对气候变化挑战，并计划在国家能源结构中增加可再生能源的比重。巴西力争到2019年生物能源年产量达到640亿升。水电开发潜力约2.59亿千瓦，发展空间巨大。

挪威是欧洲经济区的成员国，其能源技术优先发展方向与欧盟十分相似。挪威国家新能源技术研发、示范和商业化战略(Energi21)将新型可再生能源(太阳能发电和风力发电)、水电、能效、提高能源系统灵活性，以及碳捕集和存储(尤其是在燃气发电领域)技术作为重点。同时，挪威在欧洲境外拥有不少油气资源。因此，挪威能源技术发展必须要满足其大陆架开发的需求，并维护其油气生产商的利益。为了发展油气技术，挪威专门制定了21世纪油气战略，内容涵盖石油和天然气勘探、开采、加工、运输等各个环节，并将北极地区油气田的开发和环境保护作为重点。

二、2017年世界能源技术发展回顾与总结

1.核聚变研究取得重大突破

核聚变能源产生过程不污染环境、不产生放射性核废料、安全性高、清洁且资源无限，被视为人类可持续发展的最理想的新能源。而想要将核聚变的能量真正利用起来，就必须对核聚变的速度和规模进行控制，实现能量持续、输出平稳。为此，科学家正努力研究如何实现可控核聚变。美欧中核聚变实验装置持续创造纪录，稳步推进受控核聚变的实现。2016年3月，德国马普学会等离子体物理研究所建造的世界最大仿星器聚变装置W7-X成功产出首个氢等离子体，正式启动科学实验;10月，麻省理工学院Alcator C-Mod核聚变反应堆装置在最后一次实验中，等离子体压强首次突破2个大气压达到2.05个大气压，对应的温度达到3500万摄氏度;2017年7月，中国科学院等离子体物理研究所全超导托卡马克EAST实现了101.2秒稳态长脉冲高约束等离子体运行，创造了新的世界纪录，EAST成为了世界上第一个实现稳态高约束模式运行持续时间达到百秒量级的托卡马克核聚变实验装置。2017年11月，美国桑迪亚国家实验室开启氘—氚受控核聚变实验，标志着美核聚变研究进入全新阶段。

2.电化学储能成为电网应用储能技术解决新能源接入的首选方案

2016年5月，斯坦福大学William C. Chueh教授课题组牵头的联合研究团队设计了一种全新的“同步液态扫描透射X射线显微成像(STXM)”技术，借助该技术研究人员首次在介观尺度实现对锂离子电池充放电过程中单个纳米颗粒活动行为的原位实时观测和成像;2017年2月，劳伦斯伯克利国家实验室利用集成X射线谱的全场透射显微成像技术(FF-TXM-XANES)首次在纳米尺度实现对锂离子电池充放电循环过程中锂锰镍氧(LiMn1.5Ni0.5O4，LMNO)正极材料相变过程的详细观测研究，揭露了脱锂过程中LMNO电极相转变机制;5月，瑞士保罗谢尔研究所研究团队利用X射线技术首次实现对锂硫电池放电中间产物的直接观测，对锂硫电池反应机理有了进一步的深入认识，为设计和开发高性能锂硫电池提供了重要的科学理论参考。

3.钙钛矿太阳电池技术新成果层出不穷

钙钛矿太阳能电池由敏化太阳能电池改进发展而来，具备更加清洁、便于应用、制造成本低和效率高等显著优点。韩国科学家通过改进钙钛矿太阳能电池金属卤化物吸光材料的制造方法，使这种类型太阳能电池的能量转化效率达到22.1%，而此前这类电池转化效率的最高纪录是20.1%。瑞士洛桑联邦理工学院研发出新型钙钛矿太阳电池的转换效率达到21.02%，创造新的世界纪录。斯坦福大学、麻省理工学院、英国牛津大学、德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心、瑞士联邦材料科学与技术研究所均报道了钙钛矿与硅电池或铜铟镓硒电池构建叠层电池的研究成果，通过带隙匹配提高太阳光谱的吸收利用率，期望实现30%的转换效率。针对新一代太阳能电池“钙钛矿太阳电池”材料，东京大学先端科学技术研究中心的科研人员，通过添加地球上较多存在的钾元素，实现了结晶构造的稳定性，在不使用铷等稀有金属的前提下，实现了20.5%的高转换效率。此外，韩国淑明女子大学化工生命工学部的崔京民教授和朴民宇教授的研究团队采用低温工艺开发出高效柔性光伏电池。此项研究利用了钛基金属有机骨架材料，开发出的钙钛矿型柔性光伏电池具有新型的金属氧化物电子传输层。