能源技术新一轮突破口 (加快新兴能源产业布局)

我国是世界上最大的能源生产国和消费国,发展能源领域新兴产业是立足我国国情现实,满足国家重大战略需求,实现技术创新驱动能源产业发展的需要。

“能源新技术”不仅涉及可再生能源和核能领域,而且涵盖非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源传输以及终端用能等领域,是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。

一、研究背景

我国能源工业发展尽管已取得显著成就,但面临的问题同样突出。

能源消费总量规模巨大,能源生产和消费结构仍以化石能源为主,2018年煤炭消费总量约占能源消费总量的59.0%。

油气安全供应形势严峻,2018年石油对外依存度为72%、天然气对外依存度为43%。

化石能源尚未实现优质化利用,尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。

能源系统效率整体仍然偏低,单位GDP能耗是世界平均水平的1.4倍。

温室气体减排与应对气候变化压力巨大, CO2排放量约占世界总量的30%。

今后10~15年以及更长时期,既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期,也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展,已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。

二、产业内涵

作为新兴产业,能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律。按照国家政策文件,能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。

能源本身并不涉及新的能源和旧的能源,只是能源技术存在先进程度的差异。仅用“新能源产业”一词,不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业,同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。

为此提出,拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵,同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展,将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。

能源新技术产业主要涵盖:煤炭清洁高效转化与利用产业(以先进燃煤发电产业为重点),非常规油气开发利用产业(以非常规天然气产业为重点,涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业),能源互联网与综合能源服务产业(以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点),核能产业和可再生能源产业(以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点)。

三、“十四五”产业发展任务

(1)煤炭清洁高效利用产业

全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平,开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术。

开发高灵活性燃煤发电技术,研发煤与可再生能源耦合发电技术。

研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术。

加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目,加大IGCC/IGFC(整体煤气化联合循环发电系统)研发投入。

(2)非常规天然气开发利用产业

加快川渝页岩气商业开发基地建设,实现页岩气产量快速增长。

加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设,推动页岩气产业向多地区、多领域拓展。

继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设。

加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验,形成新的煤层气产业化基地。

海陆并举,前瞻性布局天然气水合物产业,加快资源评价和技术研发力度。

(3)能源互联网与综合能源服务产业

研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系。

输电线路升级改,造逐步采用超导输电技术。

全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息,重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比。

采用优化调度实现跨区域送受端协调控制,基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易,促进清洁能源消纳。

开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。

(4)核能产业

自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设。

小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域。

*四代第**先进核能技术与压水堆协调发展,打造可持续发展模式。

发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。

(5)风电产业

优化产业空间布局,加快发展陆上分散式风电。

积极有序推进海上风电建设。

加强就地就近利用,落实解决消纳难题。

加强基础共性技术研究,形成产业发展的完整研发制造体系。

强化市场竞争机制,积极促进风电产业与金融体系的融合。

(6)太阳能光电产业

大力发展分布式光伏发电。

完善消纳保障机制,保消纳、保装机。

进一步提高太阳电池及组件效率,降低度电成本。

规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术,进一步降低导热油槽式电站的成本电价。

发展太阳能跨季节储热采暖技术。

(7)生物质能产业

建立生物质资源分布及其物化特性数据库。

研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术。

重点研发生物质成型燃料工业化生产关键技术,示范高效清洁化利用。

生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化,建立生物柴油成熟的商业运营模式,研发生物质高效转化技术。

(8)地热能产业

优先开展地热资源潜力勘查与选区评价。

积极推进地热供热(制冷),改善供热结构,满足清洁用能需求。

针对不同热储类型加强技术攻关,突破共性关键技术。

加强地热发电技术攻关,推动地热高效利用。

大力发展梯级利用和“地热+”,增强地热能的市场竞争力

(9)氢能源与燃料电池产业

氢能基础设施全局规划、合理布局,规范化建设、规模化推进。

加强氢能与燃料电池系统集成。

在大型工业园区开展副产氢+CO2捕获和封存技术(CCS)、加氢站及燃料电池货运车示范。

在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用。

开展特殊交通运输工具用燃料电池示范应用。

在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。

四、2035工程科技支撑

(一)设立多能互补分布式能源重大工程

分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向,具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点,可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求。

设立重大工程,以示范为基础,建设多能互补分布式供能系统,这是构建“互联网+”智慧能源系统的重要任务,有利于提高能源供需协调能力,推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳,提高能源系统综合效率。

工程任务:优化布局建设分布式供能系统基础设施;开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究;研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备;通过独立微网系统集成和能效管理关键技术,实现多能协同供应和能源梯级利用;形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统;为城镇、海岛(礁)、极区及边远地区提供整体能源解决方案。

(二)设立能源新技术集成创新示范区

(1)河北雄安新区能源新技术集成创新示范区

以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区,助力建设绿色智慧新城,打造生态城市,发展高端高新产业,带动河北南部地区乃至华北腹地的发展,建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。相应工程任务为:

建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台。

完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆。

加快推进风电开发与配套电网建设协调发展。

加速推动区域太阳能全产业链的协调发展。

推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米/小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程。

发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备。

加大勘查力度,重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用。

布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。

(2)华南沿海地区能源新技术集成创新示范区

基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础,以粤西南地区(包括海南)为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区,为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。相应工程任务为:

建设跨区域“互联网+”能源综合运营服务平台。

完成现有核电机组建设,同时选址新建核电项目。

积极有序推进陆/海上风电开发建设,促进风电就地就近消纳利用。

光伏产业与其他产业互为补充,多种形式发展太阳能光电。

推进高效清洁的垃圾发电项目,开发蔗渣/稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程。

勘探地热资源及分布特点,建成地热利用示范工程。

重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备。

构建智慧能源体系,实现不同能源形式相互转化,提高能源的整体利用效率。

建设能源(氢能、电能)与交通融合的“绿色海南”,打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。