一、全球能源技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)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(jì)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(jì)劃，可再生能源、能效建筑、電動(dòng)運(yùn)輸和儲(chǔ)存方案 4個(gè)清潔能源領(lǐng)域的項(xiàng)目將獲 22 億歐元撥款。
俄能源部宣布支持設(shè)立遠(yuǎn)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(guó)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(xiàng)目，作為能源創(chuàng)新計(jì)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(duì)氣候變化形勢(shì)變得撲朔迷離，但全球能源領(lǐng)域轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)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(shí)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(diǎn)，受到越來越多的關(guān)注。全球多個(gè)核電大國(guó)推進(jìn) SMR技術(shù)開發(fā)部署。
美國(guó)Nuscale Power公司提交首個(gè) SMR商業(yè)電廠設(shè)計(jì)認(rèn)證審查申請(qǐng)。加拿大監(jiān)管機(jī)構(gòu)啟動(dòng)了首個(gè) 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(tuán)所屬“光線”科學(xué)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(hù)、可長(zhǎng)期運(yùn)行等特點(diǎn)，可作為獨(dú)立電源為偏遠(yuǎn)地區(qū)重要設(shè)施供電。英國(guó)政府承諾通過競(jìng)爭(zhēng)探索 SMR的潛力，評(píng)估開發(fā)、商業(yè)化和資助 SMR技術(shù)的市場(chǎng)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(jì)劃”，提出今后將開發(fā)具有安全性、經(jīng)濟(jì)性和機(jī)動(dòng)性優(yōu)勢(shì)的堆型，小型模塊化堆將是日本未來開發(fā)的重要選項(xiàng)。
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(chǔ)、信息高度透明等優(yōu)勢(shì)，能實(shí)現(xiàn)能源的數(shù)字化、分布式精準(zhǔn)管理，將對(duì)未來能源市場(chǎng)產(chǎn)生巨大影響。
美國(guó)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(guó)石油公司和荷蘭殼牌領(lǐng)銜的財(cái)團(tuán)將開發(fā)一個(gè)針對(duì)能源大宗商品交易的區(qū)塊鏈數(shù)字平臺(tái)。澳大利亞政府將提供 257 萬澳元以支持一個(gè)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)的光伏和用水兩年試點(diǎn)項(xiàng)目。麥肯錫公司在一份報(bào)告中指出，區(qū)塊鏈?zhǔn)抢^蒸汽機(jī)、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(duì)于石油和天然氣這樣一個(gè)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(chǔ)能將發(fā)揮重要作用
儲(chǔ)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(guó)際可再生能源署 (IRENA)發(fā)布的《電力存儲(chǔ)和可再生能源 ：成本和市場(chǎng)研究報(bào)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(chǔ)能容量將增加三倍。
報(bào)告在基本預(yù)測(cè)情景中提出，到 2030年，全球儲(chǔ)能裝機(jī)將在 2017 年基礎(chǔ)上增長(zhǎng) 42% ～ 68%，如果可再生能源增長(zhǎng)強(qiáng)勁，那么儲(chǔ)能裝機(jī)增長(zhǎng)幅度將達(dá)到155% ～ 227%。電池儲(chǔ)能將在改變儲(chǔ)能裝機(jī)結(jié)構(gòu)中發(fā)揮重要作用，在尖峰負(fù)荷時(shí)段的電力能源系統(tǒng)中起到電源的作用。儲(chǔ)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(shí)，在化石燃料需求上會(huì)造成一定的影響，畢竟，儲(chǔ)能將越來越多地取代火電，在電力能源系統(tǒng)中發(fā)揮強(qiáng)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(shí)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(shí)現(xiàn)智能設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)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(zhǎng)，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(zhǎng)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(diǎn)應(yīng)用場(chǎng)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(diǎn)》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(duì)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(yáng)能電池的制造工藝
3D打印技術(shù)除了用在晶體硅太陽(yáng)電池以外，也可以應(yīng)用在薄膜電池上。如美國(guó)俄勒岡州立大學(xué)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(yáng)電池，節(jié)約了 90%的原材料。麻省理工學(xué)院(MIT)則通過一臺(tái)特制 3D打印機(jī)將薄膜太陽(yáng)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(yáng)電池新技術(shù)。國(guó)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(yáng)能電池的制造工藝將是大勢(shì)所趨，這一技術(shù)也會(huì)帶來太陽(yáng)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(fèi)中占更大份額，推動(dòng)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(guó)能源革命的主要目標(biāo)。一次能源消費(fèi)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(biāo)志。當(dāng)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(bǔ)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(dòng)綠色能源發(fā)展
應(yīng)對(duì)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(fēng)電、光伏等清潔能源替代迫在眉睫。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，在未來 5年內(nèi)，中國(guó)將持續(xù)引領(lǐng)全球清潔能源發(fā)展。當(dāng)前，我國(guó)已成為全球最大的可再生能源生產(chǎn)國(guó)和應(yīng)用國(guó)，水電、風(fēng)電、光伏裝機(jī)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(chǔ)能以及先進(jìn)能源裝備及關(guān)鍵材料等重點(diǎn)領(lǐng)域。
3.加大研究力量，建立有效激勵(lì)機(jī)制
近年來，我國(guó)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(guó)際先進(jìn)水平的重大能源技術(shù)示范工程。智能電網(wǎng)和多種儲(chǔ)能技術(shù)快速發(fā)展，陸上風(fēng)電、海上風(fēng)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(guó)際先進(jìn)水平的重大能源示范工程成果標(biāo)志著我國(guó)能源科技水平得到了跨越式發(fā)展。但與世界能源科技強(qiáng)國(guó)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(jìn)口 ;產(chǎn)學(xué)研結(jié)合不夠緊密，創(chuàng)新活動(dòng)與產(chǎn)業(yè)需求脫節(jié) ;創(chuàng)新體制機(jī)制不夠完善，人才培養(yǎng)、管理和激勵(lì)制度有待改進(jìn)等幾方面。
因此推動(dòng)能源技術(shù)革命已迫在眉睫，必須大力推進(jìn)能源技術(shù)創(chuàng)新，縮小與國(guó)際先進(jìn)水平差距，強(qiáng)調(diào)自主研發(fā)與技術(shù)引進(jìn)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(zhǎng)期愿景和目標(biāo)，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(jìn)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(shí)更新中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略和行動(dòng)計(jì)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(dòng)能源行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型
在“智能 +”時(shí)代，云、物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、自動(dòng)化、智能終端、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)等技術(shù)組成錯(cuò)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(zhǎng)的基石。在大數(shù)據(jù)時(shí)代，能源行業(yè)的數(shù)字化轉(zhuǎn)型已是大勢(shì)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(dòng)，構(gòu)筑更高效、更清潔、更經(jīng)濟(jì)、更安全的現(xiàn)代能源體系。
