【李立浧，饶宏等】我国能源技术革命体系战略研究

三、能源技术体系

如图1所示，构建了以可再生能源为主体，终端能源以电能为主，多能多网融合互补的技术体系，从纵向分为煤炭、油气、核能、水能、风能、太阳能、生物质能、储能、智能电网与能源网融合九个领域。从横向划分为创新性技术、前瞻性技术以及颠覆性技术三个层次。

图1 中国能源技术体系

煤炭领域需专注于煤炭高效燃烧技术、煤电废物控制技术；终端散煤利用技术、二氧化碳捕集、传输和利用技术；磁流体联合循环发电技术。

油气领域需专注于全波地震勘探技术、精确导向智能钻井技术；智能完井采油技术；仿生钻采系统技术。

核能领域需专注于先进深部铀资源开发技术；压水堆优化和规模化推广利用技术；快堆及四代堆开发利用技术；核燃料循环前端和后端技术匹配发展；模块化小堆多功能应用；可控核聚变技术研发。

水能领域需专注于高水头大流量水电技术、水电站筑坝技术；环境友好型水能利用技术、大坝维护技术；水电站智能设计、智能制造、智能发电和智能流域综合技术。

风能领域需专注于风能资源评估以及监测、大功率风电机组整机设计；风机运维与故障诊断；大功率无线输电的高空风力发电技术。

太阳能领域需专注于晶硅电池升级、太阳能光热发电；薄膜电池技术、太阳能制氢技术；可穿戴柔性轻便太阳电池技术。

生物质能领域需专注于城乡废物协同处置与多联产；生物质功能材料制备；能源植物选种育种以及种植。

储能领域需专注于高能量比和安全性的锂电池技术、高循环次数的铅碳电池技术；液流型钠硫电池技术；锂硫电池技术、固体氧化物电解池（SOEC）水电解氢储能。

智能电网与能源网融合领域需专注于提升远距离输电能力技术、提升高比例新能源消纳技术、提升大电网自动化技术；高效能源转换技术、透明电网/能源网技术；基于功能性材料的智能装备、基于生物结构拓扑的智能装备、泛在网络与虚拟现实（AR）技术。

各能源领域技术深度融合，燃料转化系统可实现煤转气，煤转油、生物质制柴油、生物质制天然气，补充油气资源。煤炭、天然气、风光构成多源联合制热制冷系统和制氢系统，在风力和光伏充裕时，将电能转化为其他形式能源，同时通过煤制氢，实现脱碳化和清洁化。将风能、水能、光伏、火力发电以及储能结合，实现能源梯次利用。

四、能源技术革命发展路线

如图2所示，我国能源技术革命从技术层面和体系层面，在2020年、2030年和2050年三个阶段实现递进性建设。

图2 中国能源技术革命发展路线图

2020年，能源自主创新能力大幅提升，一批创新性技术取得重大突破，突破煤炭高效清洁利用技术，初步形成煤基能源与化工的工业体系；突破非常规油气的深度勘探开采技术，建立油气行业微纳测井和智能材料基础研发体系。利用水力资源和远距离超高压交直流输电网的同时，突破太阳能热发电和光伏发电技术、风力发电技术初步形成可再生能源作为主要能源的技术体系和能源制造体系；自主三代核电形成型谱化产品，带动核电产业链发展；模块化小型压水堆示范工程开始建设；逐步提高核能，可再生能源和新型能源的比重，减少二氧化碳排放量。助力未来能源发展方向转型，根本扭转能源消费粗放增长方式。能源自给能力保持在80%以上，基本形成比较完善的能源安全保障体系；能源技术装备、关键部件及材料对外依存度显著降低，我国能源产业国际竞争力明显提升，进入能源技术创新型国家行列，基本建成中国特色能源技术创新体系。

到2030年，建成与国情相适应的完善的能源技术创新体系，能源自主创新能力全面提升，能源技术水平整体达到国际先进水平。物质液体燃料技术形成规模化商业应用，突破电力新材料新装备技术以及安全信息技术，实现大容量低损失的电力传输和终端高效利用，初步形成以光伏技术、风能技术为主的分布式微网的新型电力系统，初步实现智能电网与能源网的融合；以耐事故燃料为代表的核安全技术研究取得突破、全面实现消除大规模放射性释放，提升核电竞争力；实现压水堆闭式燃料循环，核电产业链协调发展；钠冷快堆等部分四代反应堆成熟，突破核燃料增殖与高水平放射性废物嬗变关键技术；积极探索模块化小堆（含小型压水堆、高温气冷堆、铅冷快堆）多用途利用；实现核能、可再生能源和新型能源的大规模使用。能源自给能力保持在较高水平，更好利用国际能源资源；发展前瞻性技术促进我国能源结构发生质变，支撑我国能源产业与生态环境协调可持续发展，初步构建现代能源体系，跻身世界能源技术强国前列。

到2050年，通过颠覆性技术打破传统能源技术的思维和路线，实现能源革命跨越式发展，突破天然气水合物开发与利用技术，油替代技术，氢能利用技术，燃料电池汽车技术，实现快堆闭式燃料循环，压水堆与快堆匹配发展，力争建成核聚变示范工程，建立节能技术体系，基本形成化石能源、新能源与可再生能源、核能并重的低碳型多元能源结构。成熟完整的能源技术创新体系，成为世界能源主要科学中心和创新高地，引领新一轮科技革命和产业革命。能效水平、能源科技、能源装备达到世界先进水平；成为全球能源治理重要参与者；建成现代能源体系，保障实现现代化。

五、推动能源技术革命的重大举措

（一）坚持“在保护中开发,在开发中保护”的水电发展理念，大力发展生态友好型中小水电

大力发展水电，正确处理生态环境保护与水电开发的关系，开发应坚持生态环境保护优先，积极、科学、合理开发利用的原则，在保护中开发，在开发中保护，正确处理好保护与开发的关系，贯彻落实科学发展观，促进人与自然和谐相处，必须以水资源的可持续利用支撑经济社会的可持续发展，把维护河流健康作为水资源开发利用的基础和前提。围绕低水头、大流量中小水电设备的制造、微小水电的稳定与长期运行技术以及机组自动控制技术、生态友好型小水电设计准则、鱼类友好型水轮机设计、“互联网+小水电/智能云电站”技术和生态友好的大坝建设的生态准则，开展前瞻性研究和关键科技问题集中攻关，进行新技术的推广应用及产业化，最终成为清洁可再生能源的一大支柱。

（二）因地、因需地选择生物质开发方式，不局限于生物质发电

根据生物质类型、所在地的经济条件和环境条件等，选择合理的综合开发方式，不局限于生物质发电。建议将生活垃圾转化为生物质液体燃料，如生物质柴油和纤维素原料燃料乙醇；将人畜粪便和农林废弃物转化为生物质燃气，建设大中型沼气工程，进行沼气提纯和高效存储；将农林废弃物转化为生物质成型燃料，进行固体成型燃料和热解制备生物炭。建立完善的秸秆、生活垃圾、农林废弃物等的回收体系，加强收购、运输、储存、加工等环节的配套衔接。

（三）大力发展太阳能发电技术，明确其在能源结构转型中的战略地位

太阳能获取方便，且清洁安全。我国适宜太阳能利用的国土面积和建筑物受光面积很大。建议把太阳能发电作为面向未来可再生能源利用的主要技术方向，作为长周期的能源发展技术路线的核心组成部分。建议大力发展和推广降低硅太阳电池成本，提高电池效率的技术和工艺，全面提升晶硅电池产业链；加快薄膜太阳能电池发展，加强硅基薄膜电池产业化技术研发，充分发挥薄膜电池柔性、轻便、灵活等独特优势，填补对空间、面积和重量敏感的发电市场。

（四）新能源以“分布式开发、就地消纳”为主，避免大容量远距离传输

优化电源投资结构，延缓弃风、弃光严重地区的新能源投资建设，并依托高耗能负荷就地消纳过剩新能源电量。大力推广应用分布式光伏发电、分散式风电、智能配电网和储能技术，将我国新能源的开发利用由目前的“大规模开发、远距离传输”模式加快转变为“分布式开发、就地消纳”模式，避免采用远距离输电工程传输新能源至负荷中心。

（五）大力应用多能互补技术，支撑能源结构转型

在能源供给侧，充分发挥各类异质能源的可替代性及互补性，实现多类型异质能源的互补开发和协调优化调度，形成稳定、高效、清洁的能源供应体系。在能源消费侧，因地制宜通过电能替代、冷热电多联供、智能微网、园区综合能源系统满足终端用户电、热、冷、气等多种用能需求，实现多能协同供应和能源综合梯级利用。在雄安新区部署实施多能互补集成示范应用，建设国际一流、国内领先的智慧绿色高效能源系统。

（六）加强新材料、新器件的研发，支撑颠覆性技术发展

加强能源技术革命所需的新材料、基础元器件、集成芯片、微型传感器等的研发力度，加快我国柔性薄膜太阳能电池发展，用于可穿戴领域，实现无毒可穿戴电池技术产业化；加快利用弃风、弃水、弃光进行电解水制氢的发展；利用微纳探测技术（微机电系统/纳机电系统、纳米传感器、纳米光纤）打造智能化油气开采特色技术体系；基于微型传感器构造透明电网技术研究及示范应用，支撑能源颠覆性技术发展。

（七）建设清洁能源国家研究中心，抢占全球能源科技制高点

建设清洁能源国家研究中心，以国家能源重大战略需求为导向，凝练重大科学问题，强化多能源系统融合、多能源学科交叉、政产学研用结合、人财物资源整合以及体制机制创新，深入开展与清洁能源相关的基础性、前瞻性、战略性科技创新，加强能源与材料、信息、化学、控制、机械等基础科学的协同创新，推动能源技术与大数据、云计算、物联网、人工智能、机器人和智能制造等应用技术的集成创新，破解制约能源技术革命的重大科技和装备瓶颈。

（八）建设国家级能源大数据中心，支撑国家能源决策

建设国家级能源大数据中心，加强全国范围内多种能源数据多维度的采集、传输、存储、分析和应用，从海量能源数据中快速提炼出深层知识并发挥其应用价值，全面掌握各省区、各行业的能源利用情况等重要数据，发挥国家大平台资源调配作用，为推动我国能源转型发展提供科学决策。通过统一能源信息采集、集成、存储标准，解决多源数据异构所带来的信息孤岛问题。加强能源信息安全建设，落实信息安全技术防护和管理措施，切实保障能源信息安全。

作者介绍

李立浧，电网工程专家、直流输电专家，中国工程院院士。

长期从事电网建设，在电网工程、直流输电和交直流并联电网运行技术领域作出了成绩和贡献。参加和组织建设了我国第一条330千伏交流输电工程、第一条500千伏交流输电工程、第一条±500千伏直流输电工程；参加和组织我国第一条也是世界上第一条±800千伏直流输电工程的技术研究、关键项目攻关和工程建设。作为多条超高压交、直流输电工程的技术负责人和工程负责人，主持关键技术研究，组织工程建设。为推进我国电网技术发展，尤其是直流输电技术与交直流并联电网运行技术跨入国际先进行列作出了贡献。