一、前言
面對能源供需格局新變化、國際能源發(fā)展新趨 勢，2014 年 6 月 13 日，習(xí)近平總書記主持召開中央財經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會議，明確提出中國能源安 全發(fā)展的“四個革命、一個合作”戰(zhàn)略思想。能源 技術(shù)革命的首次提出，標志著能源技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)擺 在能源發(fā)展全局的核心位置。能源技術(shù)革命是助推能源消費、供給、體制革命和加強國際合作的基礎(chǔ)， 是實現(xiàn)“十三五”時期建設(shè)綠色、低碳、安全、高 效可持續(xù)的現(xiàn)代能源體系目標的支撐，是建設(shè)創(chuàng)新 型國家的重要內(nèi)容 [1]。
新一輪能源技術(shù)革命已經(jīng)出現(xiàn)，我國需把握住 這一歷史性機遇，準確分析我國的能源形勢和能源 稟賦，展望 2020 年、2030 年和 2050 年能源消費結(jié) 構(gòu)，分析核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)的技術(shù)趨勢，提出支撐 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的能源技術(shù)革命方向，積極搶占能源革命 的制高點，成為新一輪競賽規(guī)則的制定者和主導(dǎo)者， 在未來能源體系和經(jīng)濟政治格局中占據(jù)主動地位。
二、能源形勢
我國已成為世界上最大的能源生產(chǎn)國和消費 國，形成了煤炭、電力、石油、天然氣、新能源、 可再生能源全面發(fā)展的能源供給體系，技術(shù)裝備水 平明顯提高，生產(chǎn)生活用能條件顯著改善，能源事 業(yè)發(fā)展取得舉世矚目的成就。在供求關(guān)系緩和的同 時，結(jié)構(gòu)性、體制機制性等深層次矛盾進一步凸顯， 成為制約能源可持續(xù)發(fā)展的重要因素，我國能源發(fā) 展也面臨諸多矛盾交織、風(fēng)險隱患增多的嚴峻挑戰(zhàn)。
（一）能源資源地域分布不均勻
中國煤炭資源主要分布于華北、西北地區(qū)，地 質(zhì)開采條件較差，極少可供露天開采。石油、天然 氣資源多分布于東、中、西部地區(qū)和海域，地質(zhì)條 件復(fù)雜，埋藏深，勘探開發(fā)技術(shù)要求較高。未開發(fā) 的水利資源多集中在西南的高山深谷，開發(fā)難度大、 成本高。而我國主要能源消費地區(qū)集中在東南沿海 經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)，大規(guī)模、長距離的北煤南運、北油 南運、西氣東輸、西電東送，是中國能源流向的顯 著特征和能源運輸?shù)幕靖窬帧?
（二）一次能源消費結(jié)構(gòu)問題依舊突出
2016 年我國一次能源消費結(jié)構(gòu)中，煤炭占比 為 61.93 %，石油占比為 18.83 %，天然氣占比為 6.28 %，非化石能源占比為 12.96 %。說明我國現(xiàn)階 段能源利用過于單一，過于依賴煤炭、石油等化石 能源，這與我國的能源資源現(xiàn)狀相關(guān)，反映出我國 能源結(jié)構(gòu)的均衡性差，不能抵抗未來煤炭、石油緊缺而帶來的經(jīng)濟風(fēng)險和能源問題。因此，需要將非 化石能源作為滿足未來新增能源需求的重點，大力 發(fā)展核電、水電、風(fēng)電和太陽能發(fā)電。
（三）能源供給安全可持續(xù)發(fā)展亟待保障
石油對外依存度是衡量一個國家和地區(qū)石油 供應(yīng)安全的重要指標，受國內(nèi)產(chǎn)量下降和進口量 增加雙重影響，2016 年中國原油對外依存度升至 65.4 %。高依存度容易使得我國受到供應(yīng)中斷和國 際油價波動等外部因素的影響。亞太地區(qū)與中亞地 區(qū)及海上要道相連，能源地緣政治博弈主要為運輸 通道的控制、海外資源來源爭奪以及海上油氣資源 爭奪，如菲律賓炮制“南海仲裁案”、日本覬覦釣 魚島涉及油氣資源的博弈。我國石油進口的 80 % 以上需要通過印度洋和馬六甲海峽，馬六甲海峽容 易受到他國干涉，威脅正常的能源運輸通道。因此 我國需積極建設(shè)中緬天然氣石油管道、泰國克拉地 峽，開辟新的資源通道。通過“一帶一路”加強和 俄羅斯、中亞的資源交易，拓展能源進口來源。
（四）能源發(fā)展導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題日趨嚴重
以煤為主的能源消費結(jié)構(gòu)所帶來的嚴重環(huán)境污 染、煤炭燃燒的低效率和煤炭使用防污染設(shè)施的缺 乏，導(dǎo)致我國霧霾頻繁發(fā)生。煤炭消費的巨大體量 和煤的高碳性，使煤炭相關(guān)二氧化碳排放量成為我 國二氧化碳排放的最主要來源，同時導(dǎo)致我國成為 世界第一碳排放國。我國部分地區(qū)能源生產(chǎn)消費的 環(huán)境承載能力接近上限，大氣污染形勢嚴峻。以氣 代煤和以電代煤等清潔替代成本高，潔凈型煤推廣 困難，大量煤炭在小鍋爐、小窯爐及家庭生活等領(lǐng) 域散燒使用，污染物排放嚴重。高品質(zhì)清潔油品利 用率較低，交通用油等亟需改造升級。在核電大發(fā) 展背景下，我國核電站卸出的乏燃料數(shù)量在不斷增 長，乏燃料后處理能力嚴重不足，乏燃料儲存與廢 物處置壓力日益增加。
（五）能源綜合利用效率偏低
世界銀行統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，2016 年我國單位 GDP 能耗為 3.7 tce / 萬美元，是世界能耗強度平均 水平的 1.4 倍，是發(fā)達國家平均水平的 2.1 倍，與 國外發(fā)達國家相比，我國能源綜合利用效率依然偏 低。能源綜合利用效率是指能源在開采、加工、轉(zhuǎn)換、儲運和利用過程中得到的有效能與實際輸出能 之比，包括能源生產(chǎn)和中間環(huán)節(jié)效率及終端能源使 用效率。在能源生產(chǎn)環(huán)節(jié)，煤電轉(zhuǎn)換效率仍有提升 空間；在能源傳輸環(huán)節(jié)，電力、天然氣峰谷差逐漸 增大，系統(tǒng)調(diào)峰能力嚴重不足，長距離大規(guī)模外送 需配套大量煤電用以調(diào)峰，輸送清潔能源比例偏低， 部分地區(qū)棄風(fēng)、棄水、棄光問題嚴重，系統(tǒng)利用效 率不高；在終端能源使用環(huán)節(jié)，電力、熱力、燃氣 等不同供能系統(tǒng)集成互補、梯級利用程度不高，需 求側(cè)響應(yīng)機制尚未充分建立，供應(yīng)能力大都按照 滿足最大負荷需要設(shè)計，造成系統(tǒng)設(shè)備利用率持 續(xù)下降。
（六）各能源領(lǐng)域尚未有明確的長周期技術(shù)路線和 技術(shù)體系
核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣資源、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)領(lǐng)域的技術(shù)取得了快速 發(fā)展，但部分關(guān)鍵核心技術(shù)裝備仍受制于人，重大 能源工程依賴進口設(shè)備的現(xiàn)象仍較為普遍，技術(shù)空 心化和對外依存度偏高的現(xiàn)象尚未完全解決。創(chuàng)新 模式有待升級，引進消化吸收的技術(shù)成果較多，但 與國情相適應(yīng)的原創(chuàng)性成果不足。各能源領(lǐng)域沒有 明確確定未來的技術(shù)體系，無法精準識別重點的技 術(shù)領(lǐng)域和相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)，容易造成技術(shù)力量分散， 無法集中人力、物力、財力攻克重點技術(shù)難題，核 心技術(shù)升級緩慢。相關(guān)研究機構(gòu)制定了研究路線， 但未形成長周期的技術(shù)路線，容易造成各能源領(lǐng)域 的技術(shù)冗余研究，無法通過統(tǒng)籌兼顧，協(xié)調(diào)發(fā)展，形成技術(shù)領(lǐng)域的交互推進，同時沒有清晰的階段發(fā) 展目標和技術(shù)的演變關(guān)系，無法形成技術(shù)節(jié)點的銜 接和穩(wěn)步升級。通過制定明確的技術(shù)路線和技術(shù)體 系，將有助于引導(dǎo)廣大企業(yè)和科研機構(gòu)在充分進行 市場調(diào)研、審慎考慮自身條件的基礎(chǔ)上，確定本單 位的發(fā)展方向和重點。
三、能源消費結(jié)構(gòu)展望
“十九大”報告指出要構(gòu)建清潔低碳、安全高 效的能源體系，未來將形成煤、油、氣、核、新能源、 可再生能源多輪驅(qū)動的能源結(jié)構(gòu)。面對能源結(jié)構(gòu)的 重大轉(zhuǎn)型，能源技術(shù)革命要為新型能源體系結(jié)構(gòu)提 供重要支撐。從目前可以預(yù)見的趨勢出發(fā)，基于現(xiàn) 有政策情景，分析了 2020 年、2030 年以及 2050 年 中國的能源消費結(jié)構(gòu)，為制定能源技術(shù)路線、構(gòu)建 能源技術(shù)體系提供參考。
（一）中國能源現(xiàn)狀
由圖 1 和圖 2 可知，我國能源消費結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出 向清潔能源轉(zhuǎn)型的大趨勢。2016 年全年能源消費 總量為 4.36×109 tce，比上年增長 1.4 %，為世界能 源最大消費國，其中化石能源占比 87.11 %。煤炭 消費量為 2.7×109 tce，同比下降 4.7 %，占能源消 費總量的 61.93 %，比上年下降 2 %。石油消費量 為 8.21×108 tce，原油消費量增長 5.5 %，占比為 18.83 %。天然氣消費量為2.74×108 tce，增長8.0 %， 占比為 6.28 %。全社會用電量為 5.9198×1012 kW·h，電力消費量增長 5.0%。水電、風(fēng)電、核電等非化石 能源消費量占能源消費總量的12.96%，提高了1.3%。
圖 1 2005—2016 年我國能源消費結(jié)構(gòu)趨勢圖
圖 2 2016 年我國一次能源消費結(jié)構(gòu)
（二）2020 年中國能源展望
2016—2020 年，為能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化期，我國需把 發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向， 堅持發(fā)展非化石能源與清潔高效利用化石能源并舉， 堅持發(fā)展非煤能源發(fā)電與煤電清潔高效有序利用并 舉，降低煤炭的消費比重，顯著提高非化石能源和 天然氣消費比重，加快推進主體能源由油氣替代煤 炭、非化石能源替代化石能源的雙重更替 [2~5]。
2020 年， 能 源 消 費 總 量 控 制 在 4.7×109 ~ 4.9×109 tce。煤炭、油氣、非化石能源消費比例達 到 6∶2.5∶1.5。煤炭消費總量控制在 4.1×109 t 以 內(nèi)，煤炭消費比重降低到 58 %，基本達到峰值水平 （如圖 3 所示）。石油消費總量為 5.9×108 t，消費 比重達到 17 %。天然氣消費比重逐漸上升，最終達 到 10 %，即 4.1×1011 m3 。非化石能源消費比重提 高到 15 % 以上，其中核能利用量達到 1.7×108 tce、 水能利用量達到 3.7×108 tce、風(fēng)能利用量達到 1.5×108 tce、太陽能利用量達到 1.4×108 tce、生物 質(zhì)能利用量達到 6×107 tce [6]。
圖 3 2020 年我國一次能源消費結(jié)構(gòu)展望
（三）2030 年中國能源展望
2021—2030 年，為能源變革期，實現(xiàn)能源消費顯著優(yōu)化和能源綠色低碳發(fā)展，力爭 2030 年煤炭、 油氣、非化石能源消費比例達到 5∶3∶2，非化石 能源占比將提升至 22 %，打破對化石能源絕對依賴 的局面。風(fēng)能、水能、太陽能、核能等占一次能源 消費的比重將上升 [7~10]。從化石能源結(jié)構(gòu)上看， 從煤炭一家獨大向著煤、氣、油結(jié)構(gòu)逐漸合理的方 向演進，能源消費結(jié)構(gòu)更趨低碳化和清潔化。
2020—2030 年期間能源需求總量增長放緩， 2030 年總量達到 5.3×109 tce。一次能源消費結(jié)構(gòu) 持續(xù)優(yōu)化，傳統(tǒng)石化能源消費占比將下降至 78 % （如圖 4 所示）。煤炭消費峰值已經(jīng)過去，消費量 回落至 3.6×109 tce 左右，占比降至 49 %；2020— 2030 年中國石油供需基本以 1 %~2 % 的速度增長， 到 2030 年石油消費量在 6.5×108 t 左右，占比降至 17 %。2020—2030年中國天然氣供需增長率降到5 % 左右，2030 年中國天然氣需求量為 4.1×1011 m3 ， 占能源需求總量比重將達到 12 % [11,12]；石油占 比下降，天然氣占比上升，油氣比趨于合理，在 2030 年達到 1∶0.7 左右。非化石能源占比上升到 22 % 左右，其中核能占 5 %，水能占 10 %，可再生 能源占 7 %。
圖 4 2030 年我國一次能源消費結(jié)構(gòu)展望
（四）2050 年中國能源展望
2030—2050 年，是能源革命的定型期，將形成 新型能源體系。經(jīng)過能源供給側(cè)改革，能源消費在 2035 年前后達到峰值，達到 5.5×109 tce 左右，然 后 2030—2040 年年均降低 0.04 %，2040—2050 年 年均降低 0.5 %，最終在 2050 年一次能源消費量 下降到 5×109 tce [7,8]。通過走高比例可再生能 源利用路線，實現(xiàn)《能源生產(chǎn)和消費戰(zhàn)略》中對 2050 年的展望，非化石能源消費占比為 50 % 以上。
中國經(jīng)濟增長放緩、結(jié)構(gòu)優(yōu)化以及對環(huán)境污染 和氣候變化的高度重視，促使煤炭消費提前進入下 降趨勢。在嚴格控煤政策下，中國煤炭消費逐步下降到 2050 年的 1.86×109 tce，年均降低 1 %。受經(jīng) 濟增速下降和環(huán)保政策的影響，煤電增長將受到制 約，同時考慮到煤電效率的提升，預(yù)計發(fā)電用煤在 2030 年之后持續(xù)下降，屆時新增電力需求將主要依 賴于可再生能源和核電。2035 年之后，隨著燃油經(jīng) 濟性不斷提高、燃料替代和電動汽車普及加快，成 品油消費量開始出現(xiàn)較快下降，最終 2050 年石油 消費下降到 5×108 t 左右。天然氣需求持續(xù)增長， 2016—2050 年年均増長 3.8 % 左右，2050 年將達到 7×1011 m3 ，接近美國目前消費水平。同時天然氣 凈進口量到 2050 年將高達 2.85×1011 m3 左右，對 外依存度達到 40 % [13]。
中國化石能源消費將在 2030 年達到峰值， 2030—2050 年年均下降 2.3 %，2050 年占比達到 49 %。煤炭消費比重持續(xù)下降 [14,15]，在 2050 年 達到 26 %（如圖 5 所示）；電力替代技術(shù)快速發(fā)展， 導(dǎo)致石油消費比重快速下降，直到 2050 年占比降 到 9 %；天然氣消費比重則上升到 14 % 左右。非化 石能源消費增速遠快于化石能源增速，2050 年達到 1.54×109 tce，年均增長 1.3 %，消費比重達到 50 % 以上，其中太陽能、風(fēng)能等其他可再生能源比重上 升最快，由 2030 年的 7 % 上升至 2050 年的 26 %。
我國能源技術(shù)革命形勢及方向分析
圖 5 2050 年我國一次能源消費結(jié)構(gòu)展望
四、技術(shù)發(fā)展趨勢
核能、風(fēng)能、太陽能、儲能、油氣資源、煤炭、 水能、生物質(zhì)能、智能電網(wǎng)與能源網(wǎng)的融合等不同 能源技術(shù)方向的發(fā)展趨勢和技術(shù)路線不盡相同，但 存在重疊內(nèi)容和共性部分?？偨Y(jié)歸納起來，不同類 型能源的技術(shù)發(fā)展趨勢將呈現(xiàn)共基 / 交叉、滲透 / 融合、先進 / 高端、智能 / 高效等特征。技術(shù)突破 和創(chuàng)新將更加注重基礎(chǔ)研究、技術(shù)研發(fā)、工程示范 等工作的統(tǒng)籌協(xié)調(diào)和銜接，以及研發(fā)、設(shè)計、制造、試驗和運行等環(huán)節(jié)的相互促進和閉環(huán)的實質(zhì)性協(xié)同 合作。
（一）不同類型能源具有共同的內(nèi)生動力
各類能源技術(shù)的進步和突破越發(fā)依賴于基礎(chǔ)材 料、先進制造和信息通信等基礎(chǔ)學(xué)科和原創(chuàng)性技術(shù) 的發(fā)展。不同能源類型具有不同的技術(shù)發(fā)展方向， 但在理論、器件和材料等層面擁有共同的基礎(chǔ)和內(nèi) 生動力，同一基礎(chǔ)性重大突破將可能同時給多個能 源技術(shù)方向帶來跨越性發(fā)展。未來能源技術(shù)發(fā)展趨 勢將更加強調(diào)能源相關(guān)技術(shù)與非能源相關(guān)技術(shù)的交 叉聯(lián)系和創(chuàng)新，尤其是能源、材料、環(huán)境、信息和 數(shù)據(jù)等交叉方向的基礎(chǔ)理論研究。比如，耐高溫材 料研發(fā)是提高核能、油氣和煤炭等各類能源技術(shù)方 向的發(fā)電裝備制造水平的關(guān)鍵，可提高能源利用效 率和機組發(fā)電效率；納米技術(shù)是太陽能和油氣資源 等能源技術(shù)方向的共同支撐技術(shù)；先進傳感技術(shù)在 油氣資源探測、風(fēng)電場智能監(jiān)控、水情測報、智能 電網(wǎng)與能源網(wǎng)融合等方面發(fā)揮重要作用；先進電力 電子變換技術(shù)是風(fēng)能、太陽能、儲能、智能電網(wǎng)與 能源網(wǎng)的融合等能源技術(shù)方向的共同核心技術(shù)，具 有廣泛的能源領(lǐng)域應(yīng)用場景，而高壓大容量功率半 導(dǎo)體器件和寬禁帶半導(dǎo)體器件是電力電子技術(shù)發(fā)展 的基礎(chǔ)。
（二）不同類型能源相互滲透和不斷融合
在能源生產(chǎn)側(cè)、傳輸側(cè)和消費側(cè)等不同環(huán)節(jié)以 及在物理、信息等不同層面，各類能源互相滲透和 不斷融合，信息流與能量流的耦合越發(fā)緊密。在各 類能源技術(shù)取得共同和全面進步的基礎(chǔ)上，建設(shè)安 全、低碳、清潔、高效的新一代綜合能源系統(tǒng)是未 來的技術(shù)發(fā)展趨勢，這不是簡單的某個環(huán)節(jié)的技術(shù) 進步，而是貫穿各類能源生產(chǎn)、供給與消費的全過 程，打破目前各類能源計劃單列、條塊分割、各自 壟斷的固有藩籬，為各種一次、二次能源的生產(chǎn)、 傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換提供先進裝備和可靠網(wǎng)絡(luò)。 能源體制革命與互聯(lián)網(wǎng)滲透發(fā)展的新形勢，為能源 領(lǐng)域的技術(shù)融合創(chuàng)新提供了新機遇。比如，光熱電 站與其他能源形式的整合與集成，諸如光熱 – 天然 氣聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 生物質(zhì)聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 風(fēng)電 聯(lián)合發(fā)電、光熱 – 燃煤電站梯級利用等都將具有發(fā)展前景；天然氣系統(tǒng)在負荷側(cè)通過熱電聯(lián)產(chǎn)或冷熱電三聯(lián)供等耦合設(shè)備與電力系統(tǒng)實現(xiàn)交互，在源端 或者網(wǎng)側(cè)通過電轉(zhuǎn)氣技術(shù)實現(xiàn)多類型能源聯(lián)合優(yōu)化 運行；熱力系統(tǒng)在受端通過電 – 熱耦合和存儲技術(shù) 及設(shè)備，完成與電力系統(tǒng)結(jié)合；耦合設(shè)備的增加為 互聯(lián)系統(tǒng)的供應(yīng)帶來更多的靈活性和可靠性，有利 于就地消納分布式可再生能源，并通過實現(xiàn)能量的 長時間、大范圍時空平移達到有效消納大規(guī)模集中 式可再生能源發(fā)電；信息通信技術(shù)實現(xiàn)新一代綜合 能源系統(tǒng)各能源系統(tǒng)、各環(huán)節(jié)之間的高效信息通信 與交互共享，為綜合能源系統(tǒng)從產(chǎn)能到用能的全過 程實時信息采集、多能流生產(chǎn)協(xié)同控制、多能調(diào)度 和交易服務(wù)等提供技術(shù)支撐。
（三）能源相關(guān)技術(shù)水平更為高端和先進
能源生產(chǎn)、傳輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)相 關(guān)的器件 / 部件、裝備 / 系統(tǒng)、工藝 / 集成等技術(shù)水 平向更加高端、先進方向發(fā)展，具體體現(xiàn)在參數(shù)高、 容量大、體積 / 密度大、安全系數(shù)高、集成度高等 方面，主要目的是提高能源利用效率、降低能源利 用綜合成本。比如，鈾資源利用率可到 60 % 以上 的快堆技術(shù)是核能下一步的發(fā)展方向；風(fēng)能開發(fā)向 高空和海上發(fā)展，需重點突破 10 MW 及以上高可 靠性海上風(fēng)機的關(guān)鍵部件技術(shù)，包括 100 m 級超大 型、輕量化風(fēng)電機組葉片和風(fēng)電機組變流器；太陽 能利用需實現(xiàn)單結(jié)晶體硅太陽電池效率達到 25 % 以上，且需掌握 35 年長壽命低衰減晶體硅電池組 件成套重大工藝及核心裝備技術(shù)；在儲能方面，需 突破 10 MW/100 MWh 和 100 MW/800 MWh 的超 臨界壓縮空氣儲能系統(tǒng)中寬負荷壓縮機和多級高負 荷透平膨脹機、緊湊式蓄熱（冷）換熱器等核心部 件的流動、結(jié)構(gòu)與強度設(shè)計技術(shù)，鋰硫電池能量密 度達到 300 Wh/kg，鉛炭儲能電池循環(huán)壽命 >5 000 次；油氣資源開發(fā)朝深海和深井方向發(fā)展，寬方位 多分量高分辨率地震勘探技術(shù)需滿足東部 4 500 m/ 分辨率 <3 m、西部 7 000 m/ 分辨率 <7 m，識別斷 層斷距 < 5 m 等需求；700 ℃超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù) 是煤炭清潔高效利用的核心技術(shù)，需研制 700 ℃機 組關(guān)鍵材料和關(guān)鍵部件，同時需掌握 600 MW 等級 700 ℃先進超超臨界發(fā)電系統(tǒng)的方案設(shè)計技術(shù)；水 能資源開發(fā)利用向高落差方向發(fā)展，需發(fā)展 700 m 水頭、4×105 kV 及以上沖擊式水電站技術(shù)；直流 輸電向高電壓等級發(fā)展，重點突破 ±1 100 kV 特高壓直流輸電關(guān)鍵技術(shù)和 500 kV 以下基于架空線的 柔性直流輸電技術(shù)。
（四）智能化技術(shù)深度影響和改變能源行業(yè)
以先進傳感技術(shù)、信息通信技術(shù)、控制技術(shù)、 物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計算技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)和人工智能 技術(shù)等為基礎(chǔ)的智能化技術(shù)體系將深度滲透和影響 各傳統(tǒng)能源行業(yè)及其產(chǎn)業(yè)鏈，可實現(xiàn)能源生產(chǎn)、傳 輸、使用、存儲和轉(zhuǎn)換等環(huán)節(jié)的全方位感知、數(shù)字 化管理、智能化決策和自動化運維。在各能源系統(tǒng) 物理層面融合和自身智能化提升的基礎(chǔ)上，通過互 聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進一步促進各能源系統(tǒng)在信息層面的融 合，實現(xiàn)綜合能源系統(tǒng)的智能化，建立能源生產(chǎn)運 行的監(jiān)控、管理和調(diào)度信息共同服務(wù)網(wǎng)絡(luò)，推動能 源生產(chǎn)和消費革命，進一步提高能源利用效率，實 現(xiàn)可再生能源的全額消納。比如，未來油氣資源技 術(shù)將由傳統(tǒng)技術(shù)體系轉(zhuǎn)向智能化技術(shù)體系，基于納 米尺度下的微納技術(shù)、智能材料技術(shù)、人工智能和 量子技術(shù)，以智能化精確導(dǎo)向鉆完井系統(tǒng)、納米采 油、原位改質(zhì)等極具顛覆性的技術(shù)組成的新一代油 氣資源勘探開發(fā)智能化技術(shù)體系正在形成；在核電 站智能化技術(shù)方面，通過提高燃料可利用率、在線 監(jiān)測、智能診斷等技術(shù)減少備品備件，實現(xiàn)高效運 營，未來將以計算機超算技術(shù)為基礎(chǔ)，實現(xiàn)核電站 設(shè)計分析的精細化與多物理場耦合；在發(fā)電設(shè)備方 面，將發(fā)展基于物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算的設(shè)備全 壽命周期設(shè)計、控制、智能運維及故障診斷技術(shù)； 包括電網(wǎng)在內(nèi)的綜合能源系統(tǒng)運行將實現(xiàn)高度智能 化，運行狀態(tài)透明化，形成趨零邊際成本的能源輸 送網(wǎng)，整個能源網(wǎng)絡(luò)泛在化，可高智能、深優(yōu)化、 高可靠性地獲取各類能源，并優(yōu)先支持可再生能源 電力傳輸和消納；基于互聯(lián)網(wǎng)的綜合能源信息融合 將帶來商業(yè)模式創(chuàng)新，并衍生新的能源產(chǎn)業(yè)鏈。
五、能源技術(shù)革命方向
新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革正在興起，全球科 技創(chuàng)新進入高度活躍期，新興能源技術(shù)正以前所未 有的速度加快對傳統(tǒng)能源技術(shù)的替代，正在并將持 續(xù)改變世界能源格局。我國需緊跟能源產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升 級步伐，通過不斷創(chuàng)新發(fā)展思路，集中力量突破重 大關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，推動能源技術(shù)革命，引領(lǐng)能源生產(chǎn)和消費方式的重大變革。我國能源技術(shù)革命需體 現(xiàn)科學(xué)性、全局性和戰(zhàn)略性，既要著眼于當(dāng)前，也 要考慮長遠發(fā)展，為全面構(gòu)建安全、綠色、低碳、 經(jīng)濟和可持續(xù)的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系提供技術(shù)支撐。
（一）研發(fā)創(chuàng)新性技術(shù)，實現(xiàn)能源技術(shù)自主創(chuàng)新
創(chuàng)新性技術(shù)是能源技術(shù)革命的核心和牽引力。 目前我國能源領(lǐng)域核心技術(shù)缺乏，關(guān)鍵裝備及材料 依賴進口問題比較突出，三代核電、新能源、頁巖 氣等領(lǐng)域關(guān)鍵技術(shù)長期以引進消化吸收為主，燃氣 輪機及高溫材料、海洋油氣勘探開發(fā)技術(shù)裝備等長 期落后。能源科技一直走追趕與超越并重的道路， 而實踐反復(fù)證明，任何關(guān)鍵、核心技術(shù)都不是舶來 的，自主創(chuàng)新才是最終的落腳點。堅持發(fā)展創(chuàng)新性 技術(shù)，占領(lǐng)能源技術(shù)高峰，徹底擺脫了對外依賴， 實現(xiàn)能源技術(shù)自主化，滿足短期能源技術(shù)需求，助 力未來能源發(fā)展方向轉(zhuǎn)型。
近期（2020 年前），能源技術(shù)革命的方向是在 能源各領(lǐng)域推進創(chuàng)新性技術(shù)研發(fā)攻關(guān)和自主創(chuàng)新， 強化原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進消化吸收再創(chuàng)新。 在核能技術(shù)領(lǐng)域，加強關(guān)注自主三代核電技術(shù)優(yōu)化 和型譜化產(chǎn)品開發(fā)，帶動核電產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)調(diào)發(fā)展。在 可再生能源和儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注陸上風(fēng)電機組智 能制造與運維技術(shù)、高效光伏和大容量儲能關(guān)鍵部 件制造技術(shù)、復(fù)雜地質(zhì)條件下的水電站筑壩技術(shù)、 生物燃料規(guī)模化生產(chǎn)示范技術(shù)。在節(jié)能領(lǐng)域，關(guān)注 先進節(jié)能標準、檢測、認證和評估技術(shù)。在化石能 源技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注油氣行業(yè)微機電系統(tǒng) / 納機電系 統(tǒng)和智能材料兩大核心技術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源網(wǎng) 融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注交直流混合輸電技術(shù)、以智能 電網(wǎng)為核心的能源供應(yīng)技術(shù)。
（二）部署前瞻性技術(shù)，趕超國際先進水平
前瞻性技術(shù)是能源技術(shù)革命的基礎(chǔ)和推動力。 國內(nèi)外的科學(xué)技術(shù)史表明，若一國的能源領(lǐng)域基礎(chǔ) 研究缺乏前瞻性，其科學(xué)技術(shù)水平將長期處于跟隨 狀態(tài)，很難追趕其他國家的先進水平。我國在世界 能源技術(shù)革命和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級過程中，只有以前瞻 性的戰(zhàn)略眼光，研究布局能源技術(shù)體系，堅持發(fā)展 前瞻性技術(shù)，才能在關(guān)鍵技術(shù)上、關(guān)鍵時間節(jié)點上， 實現(xiàn)彎道超車，逐步追趕甚至趕超國際先進水平， 從而推動我國能源技術(shù)革命的不斷前進，促進我國能源結(jié)構(gòu)升級。
中期（2030 年前），能源技術(shù)革命的方向是在 能源各領(lǐng)域加強未來潛在技術(shù)發(fā)展方向的布局，科 學(xué)分析各技術(shù)的可行性及技術(shù)發(fā)展?jié)摿?，產(chǎn)學(xué)研用 協(xié)同閉環(huán)，逐步縮小與國際先進水平的差距，甚至 在某些能源技術(shù)方向取得突破，實現(xiàn)超越。在核能 領(lǐng)域，以耐事故燃料為代表的核安全技術(shù)研究取得 突破，全面實現(xiàn)消除大規(guī)模放射性物質(zhì)釋放，提升 核電競爭力；實現(xiàn)壓水堆閉式燃料循環(huán)，核電產(chǎn)業(yè) 鏈協(xié)調(diào)發(fā)展；鈉冷快堆等部分四代反應(yīng)堆成熟，突 破核燃料增殖與高水平放射性廢物嬗變關(guān)鍵技術(shù)； 積極探索模塊化小堆多用途利用。在可再生能源和 儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注 10 MW 級海上風(fēng)電機組智能 制造與運維技術(shù)；高參數(shù)太陽能熱發(fā)電技術(shù)；高效 儲能結(jié)構(gòu)設(shè)計及材料研制技術(shù)；生態(tài)友好型小水電 和高水頭水電站設(shè)計及機組制造技術(shù)；生物質(zhì)混燃 發(fā)電和氣化發(fā)電。在節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注自主知識 產(chǎn)權(quán)的先進節(jié)能技術(shù)體系。在化石能源技術(shù)領(lǐng)域， 關(guān)注深層油氣開發(fā)技術(shù)以及特殊品質(zhì)油氣開發(fā)技 術(shù)；不同煤種先進煤氣化技術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源 網(wǎng)融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注綜合能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及透明 能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
（三）探索顛覆性技術(shù)，領(lǐng)跑世界能源科技
顛覆性技術(shù)是能源技術(shù)革命的突破口和爆發(fā) 力。探索和發(fā)展顛覆性技術(shù)，對我國在局部領(lǐng)域、 關(guān)鍵行業(yè)和主流產(chǎn)品領(lǐng)跑世界能源科技意義深遠。 顛覆性技術(shù)打破傳統(tǒng)的技術(shù)發(fā)展路線，是對漸進性 技術(shù)的跨越式發(fā)展，必須突破既有思維模式和“漸 進 – 突變”的縱向發(fā)展模式，跳出自身學(xué)科范疇， 不斷開拓跨學(xué)科研究，開展多種學(xué)科、多個方向的 橫向滲透和交叉交互研發(fā)試驗工作，如量子計算、 石墨烯材料、超導(dǎo)材料、互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等在石油化工、 儲能、新能源、電力系統(tǒng)等各個領(lǐng)域的應(yīng)用。
遠期（2050 年前），能源技術(shù)革命的方向是敏 銳識別、捕獲和培育那些對能源供應(yīng)安全具有戰(zhàn)略 影響的顛覆性技術(shù)，科學(xué)地、系統(tǒng)地開展研究，搶 占能源新科技變革的戰(zhàn)略主動權(quán)，奠定我國在未來 世界能源科技競爭格局中的優(yōu)勢地位。在核能技術(shù) 領(lǐng)域，實現(xiàn)快堆閉式燃料循環(huán)，壓水堆與快堆匹配 發(fā)展，力爭建成核聚變示范工程。在可再生能源和 儲能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注高空風(fēng)力發(fā)電等新型風(fēng)能利用技術(shù)及裝備；新型高效太陽能電池技術(shù)；氫儲能以 及多功能全新混合儲能技術(shù)；水電站智能設(shè)計、智 能制造、智能發(fā)電和智能流域綜合技術(shù)；高品質(zhì)能 源植物新品種的產(chǎn)業(yè)化技術(shù)。在節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，關(guān) 注先進節(jié)能技術(shù)與新一代信息技術(shù)深度融合。在化 石能源技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注極限鉆井以及智能采油技術(shù)； 新型煤基發(fā)電技術(shù)；磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技 術(shù)。在智能電網(wǎng)和能源網(wǎng)融合技術(shù)領(lǐng)域，關(guān)注基于 功能性材料的電子開關(guān)以及泛在信息能源網(wǎng)。
六、結(jié)語
能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型需要能源技術(shù)支撐，堅持多能 源領(lǐng)域基礎(chǔ)技術(shù)研究，推動能源交叉融合，促進技 術(shù)高端化和智能化。堅持研究創(chuàng)新性技術(shù)、前瞻 性技術(shù)和顛覆性技術(shù)，支撐在 2020 年、2030 年和 2050 年完成能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化、變革以及定型，使得非 化石能源占比提高到 15 %、22 % 和 51 %，逐步構(gòu) 建清潔低碳、安全高效的能源體系，實現(xiàn)能源技 術(shù)革命戰(zhàn)略。
