观点 | 我国能源电力未来产业发展的十大方向

前不久，工业和信息化部等七部门联合颁布了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，明确提出要重点推进未来制造、未来信息、未来材料、未来能源、未来空间和未来健康六大方向产业发展。未来产业正成为当前及今后较长时期全球产业竞争最激烈的战略必争之地，能源电力作为其中的重点发展领域之一，也是国民经济发展的先导行业和基础产业，不仅影响到其他五大未来产业的健康发展，而且关系到国计民生重大安全的战略性问题。从总体发展趋势上看，能源电力行业将不可避免地向清洁、低碳、可持续方向全面迈进，要“聚焦核能、核聚变、氢能、生物质能等重点领域，打造‘采集—存储—运输—应用’全链条的未来能源装备体系。研发新型晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池等高效太阳能电池及相关电子专用设备，加快发展新型储能，推动能源电子产业融合升级”。站在时代的潮头，我们正见证人类发展的新奇迹，未来并非我们想象的那么遥远，而是近在咫尺。个人认为能源电力未来产业将会围绕以下十大方向加速展开。

（来源：中国能源观察 作者：中国能源建设集团投资有限公司总经济师 徐进）

方向之一

超洁净煤炭煤电

开发利用

人类利用煤炭作为燃料差不多已有两千年历史，但大规模开发利用还是蒸汽机发明后第一次工业革命时期，随着19世纪60年代迎来第二次工业革命（史称“电气时代”），煤炭已经成为当时世界上最重要的能源，被人们誉为“黑色的金子”“工业的食粮”，为人类带来了光和电。

就目前来看，未来二三十年内以煤炭为主的火力发电被其他能源完全替代，既是不可能完成的也是极不现实的，但长期肆意利用煤炭导致环境问题凸显，煤炭煤电超洁净开发利用成为当前我国能源转型最紧迫的课题和未来我国能源发展的核心方向。向高效、环保、智能化方向发展，即从煤炭煤气开采到利用的全过程中，要以技术创新为引领，助力煤电产业加速蝶变，把满足供电需求、提高效率、控制环境进行三位一体统筹考虑，大力开发更为先进、更高效率、更低成本的超超临界燃煤发电技术、重型燃气轮机CCUS（碳捕集、利用与封存）技术和方法，全方位实现CCUS技术与新能源、生物质能、化工等相关产业的深度耦合，变废为宝，物尽其用，真正打造零碳和负碳的煤基气、煤基油、煤基电、煤基氢，努力构建零碳煤基能源体系，让其从根本上摆脱“高污染行业”的名号。

方向之二

超深层油气

勘探开发利用

随着中浅层油气资源开发殆尽，油气开采将向“深层深水”迈进。作为典型的“缺”油“少”气的国家，我国油气埋深要远高于世界平均水平，深层（埋深超过4500米）、超深层（埋深超过6000米）油气资源达671亿吨油当量，特深层（埋深万米以上）油气更是世界上独一无二的。

不可否认，超深层油气开发是一项浩大复杂的工程，需要面对超高温、超高压、超重载荷、高应力以及如何在地层深处实现精准定位等诸多技术瓶颈。与此同时，作为名副其实的海洋大国，我国也在大力推动海上油气勘探开发，加大深水工程技术攻关和水下生产系统国产化研究与示范，储备一批海上重大装备建造和安装关键技术，打造自主可控的海洋油气深水装备体系。

3月4日，我国首口万米级特深井在新疆诞生。今后，我国将会继续加大研究攻关智慧地质、智慧油气田、纳米智能驱油技术、地下原位改质技术、高精准智能压裂技术、有缆供电钻杆、井下电动智能导向钻井系统、智能化海底工厂等“卡脖子”的新技术新设备，力争在钻井技术、装备制造、工程材料等多领域实现革命性突破，用中国人自己的装备和技术开发深层深水油气资源，助推我国油气资源探索发现迈入“中国深度”。

方向之三

高转化效率

光伏技术开发利用

光伏产品领衔我国外贸出口“新三样”，成为可再生能源的“第一主角”，在全球市场竞争中的优势地位难以撼动。据国际可再生能源署预测，在全球2050年实现净零碳排放的情景下，全球光伏装机需达到180亿千瓦以上。而我国可开发的光伏资源达150亿千瓦，到2060年实现碳中和，光伏装机规模预计将达到40亿千瓦左右，发展空间十分广阔。

近几年，围绕光伏电池新技术的竞逐可谓愈演愈烈，路线之争此起彼伏。目前市场上占主要统治地位的PERC电池效率从2017年20.5%左右提高到24%上下，转换效率接连刷新世界纪录；而以TOPCon、钙钛矿电池、异质结电池、超大面积高效薄膜太阳能电池等为代表的新一代电池如雨后春笋般涌现，商业化加速到来。未来，研发投入的不断加大，将持续推动智能光伏关键原辅料、设备、零部件等技术升级，光伏电池迭代速度加快是不争的事实。光伏技术的“卡位战”“圈地战”不仅事关未来行业发展的新格局，而且关系到大国竞争的新场景，更是各厂商差异化竞争的“胜负手”。与此同时，光伏产业与其他产业的融合发展越来越密切，开展智能光伏与建筑节能、交通运输、绿色农业等领域相结合的交叉技术研究，也是未来光伏发展必须面对的新业态、新场景。

方向之四

深远海及超高海拔

风电开发利用

据权威机构预测，我国可利用的风电装机规模达50亿千瓦，目前已开发的还不到十分之一。总体来说，我国作为风电大国，机组整机制造和关键零部件配套已基本满足国内风电发展需求，但诸如变流器、主轴轴承等一些技术要求较高的部件仍需大量进口。随着平原、低海拔山区和近海风电资源开发殆尽，未来风电将向深远海、高海拔区域拓展，这对我国风电产业发展提出了新要求：

一是深远海风电的开发。全球超过80%的海上风能资源潜力都蕴藏在水深超过40米的海域，但想要大规模开发却没有那么容易。综合来看，原因包括海上综合环境非常恶劣、技术难题有待攻关、输送电难、总体建设和运维成本高等。在技术没有解决和成本没有大幅下降前，“鸿沟”难以逾越。

二是超高海拔的风电开发。譬如，我国青藏高原等超高海拔地区的风能资源丰富且稳定，是未来风电行业的新兴领域，但开发难度也相当大，诸如机组冷却系统的优化、轻量化与高性能的叶片材料技术研发、恶劣气候条件对涡轮机性能和可靠性的影响，以及运输、安装和维护、电力消纳等困难重重，综合成本高昂。

方向之五

大型新型储能技术

开发利用

随着新能源的装机规模快速增长和能源结构的加快转型，新型储能技术应用前景日益广阔，成为构建新型电力系统的核心支撑。整个行业处于项目加速落地、装机规模快速提升期。

从技术路线发展来看，我国新型储能技术呈现多元化加速发展趋势。电化学储能中，锂离子电池作为当前新型储能的主力军，技术最为成熟，商业化初具规模，并从兆瓦级别的示范应用迈向吉瓦级别的规模市场化；钠硫电池处于商业应用起步阶段，液流电池处于商业化提速、加速示范应用阶段，固态电池技术在多个领域应用加速落地；物理储能中，压缩空气储能及飞轮储能技术正处于商业应用推广阶段；氢储能等其他类型储能由于技术成熟度较低，处于开发和示范起步阶段。

从产业整体趋势来看，新型储能正处于快速演进和创新的阶段，朝着高能量密度和长寿命、快速充放和高功率输出、使用成本低、环境友好与安全可靠、智能化和数字化以及多能源混合储能系统等方向不断发展。行业瞄准大容量、高端化、定制化、智能化和电池回收梯次利用方向持续发力，并且与人工智能、大数据、云计算等现代信息技术深度融合，实现更高效、更智能的能源储存和利用，促使储能系统的应用场景与业态日趋丰富多样，“风光储”等系统集成方案逐步成熟，从而引领未来储能产业不断创新变革。

方向之六

不同场景氢能技术

开发利用

氢能作为一种清洁、高效、安全、可持续的二次能源，有可能成为第三次能源革命的重要媒介，其产业链可划分为制氢、储运、应用等多个环节。氢燃料电池与锂电池产业链相比，具有产业链条更长、技术要求更高、理论经济价值含量更大等优势。另外，氢能的使用领域也非常广阔，包括交通运输、工业与建筑、冶金化工、电网储能调配等领域，是未来能源转型的重要支柱产业。

尽管氢能有着诸多成为主流能源的理由，但至今仍未大规模推广。痛点有三：一是技术复杂不容小觑，“制运储用”各环节的关键技术还没有完全被“攻破”，电堆、膜电极、双极板、质子交换膜、催化剂、空气压缩机、氢气循环系统等燃料电池的关键零部件、核心原材料重要专利被国外垄断，导致技术使用代价高、安全难以保证；二是成本高昂核心掣肘，无论从生产端、储存端、运输端还是应用端来看，整个产业仍处于商业化前期，尚难通过规模化生产应用大幅降低氢使用成本；三是应用场景比较单一，氢产业基础建设严重落后且区域分布不均衡，基本都处于产业培育的示范阶段，距大规模商业应用尚有较长的路要走。

方向之七

高安全性核能技术

开发利用

核能是人类最具希望的未来能源之一。核能的利用途径主要有两条，即重元素的裂变和轻元素的聚变。截止到2023年底，核裂变在运机组全球装机容量已达3.7亿千瓦，我国在运装机容量为5703万千瓦，占比15.4%，仅次于美国和法国，装机规模处在世界第三、发电量位居世界第二。我国在建核电机组装机容量超3000万千瓦，继续保持世界第一。近两年我国基本上以每年十台左右核电机组的核准速度增长。第四代核电技术的研发和应用如小型模块化反应堆（SMRs）、熔盐堆、快堆、海水提铀等新型核能技术正逐渐成为现实，并有望在21世纪中后期成为主流反应堆类型和提铀方式。

核聚变被称为人类的“终极能源”，国务院国资委更是明确将其列为未来能源的唯一方向。我国可控核聚变研究虽起步较晚，但后来居上，现已走在世界前列，近年来屡次创下世界纪录：在磁约束方面，中国科学院合肥物质科学研究院等离子体物理研究所的“东方超环”EAST和中核集团核工业西南物理研究院的环流器二号HL-2M都达到世界先进水平；在惯性约束方面，中国科学院上海光学精密机械研究所早在2002年就成功研制出大型激光装置“神光二号”。2021年，我国聚变工程实验堆（CFETR）正式立项，计划在2035年开始开展大规模科学实验，在2050年建设聚变商用示范堆。

方向之八

海洋能

开发利用

海洋是一个巨大的“蓝色能源宝库”，蕴藏着取之不尽、用之不竭的清洁能源。除海上光伏与风电、海底油气、可燃冰外，狭义上的海洋能主要包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能和海水盐差能等。据测算，我国可供开发的狭义海洋能达8亿千瓦。

近年来，我国在海洋能的探索上迈出了坚实步伐：2022年2月，浙江秀山岛单机达1.6兆瓦的世界首座潮流能发电机组启动；2023年6月14日，我国自主研发的首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号在广东珠海投入试运行，标志着我国兆瓦级波浪能发电技术进入工程应用阶段；我国自行研发全球首台半潜式波浪能养殖旅游平台——半潜水的“澎湖号”，即利用海上波浪能、太阳能、风能等新能源形成海上多能互补系统与养殖业、旅游业融合发展而成的新模式，完全满足远海网箱使用的100%清洁电力供应，彻底解决了深海网箱能源供应上的难题，后续还会搭载日产5吨的海水淡化设备，以满足平台用水需求。另外，我国海水电解直接制氢也取得重大进展。2023年5月26日，由深圳大学/四川大学谢和平院士团队与东方电气集团联合打造的全球首个海上风电无淡化海水原位直接电解制氢技术装备，在福建省福清市兴化湾海上风电场海试成功。

方向之九

干热岩

开发利用

干热岩是唯一来源于地球内部的清洁能源，其蕴含的能量相当于全球石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍。干热岩最主要的用途是发电，其发电原理基本上同火力发电类似，最大的优势是零排放，且不受气候和燃料供应的影响，发电稳定性远比风光等清洁能源要高，同时发电过后的尾水还可二次应用于供暖、制冷和农业，未来有可能成为能源领域的一颗耀眼“明珠”。

我国干热岩储量丰富，已探明的干热岩储量折合成煤炭大约是856万亿吨，初步测算可供我国使用4000年。目前全球已有60余个干热岩实验或开采项目，美国是该领域的“鼻祖”，远远走在其他国家的前面。我国近年也在积极开展干热岩的研究和开发，2021年在河北唐山马头营成功实现了干热岩试验性发电。

整体来看，全球干热岩研究尚处于起步阶段，主要受技术和成本限制，距离规模化和市场化还有很长的路要走。2022年9月，美国能源部宣布启动新的“能源攻关计划”，目标是2035年将其成本降低90%。随着碳中和目标的提出，我国近年加大了对地热（干热岩）的研究探索力度，积极组织力量开展相关技术攻关。未来如果有了颠覆性的技术创新，使得钻探成本比现在降低1/2或者1/3，那么干热岩大规模开发的“春天”就不会太远了。

方向之十

新型电力系统

加快构建

加快建立以新型电力系统为核心的新型能源系统是推动能源电子产业融合升级的重要载体，是迈向碳中和的关键路径，是能源电力行业高质量发展的战略支撑。

面对我国当前“一低（低系统转动惯量）、两高（高比例新能源+高比例电力电子装备）、双峰（夏冬负荷双高峰）、双随机（发电出力和用电负荷双侧随机波动）”的电力运行特点，迫切需要加快颠覆性技术革命，构建更加科学的电力运行机制。要紧密结合新型电力系统以大数据为核心驱动、呈现数字与物理系统深度融合特点，全面推进“云大物移智链边”等现代信息技术在电力系统各环节广泛应用，助力能源电力实现高度柔性化、数字化、智慧化、网络化、低碳化的革新升级换代，不断增强气象天气、水情水利、通信网络、交通运输等多网络的相互融合，有效支撑“源网荷储”各侧状态数据实时采集、感知和处理等协同运行，以及多种市场机制下系统复杂运行状态下的数据精准分析、处理、计算和决策，在促进和实现能源电力生产、传输、交易、消费多环节即时化感知与监测，以及能量流、信息流、业务流、资金流深度合一的基础上，全方位推动以电力为核心的能源体系实现多种能源的高效转化和利用。