2020 能源轉(zhuǎn)型 破局前行
2020年，新冠肺炎疫情沖擊給全球能源供需一記重創(chuàng)。但有陰影處必定有光，中國能源轉(zhuǎn)型的步伐也因這場危機而加快。這一年，政策不斷完善、技術(shù)持續(xù)突破、項目接連落地，共同推動能源產(chǎn)業(yè)披荊斬棘、化危為機。值此辭舊迎新之際，讓我們梳理這一年能源領(lǐng)域具有突破性的進展，并從中感受新一年的風(fēng)向。
新能源“風(fēng)光”無限
今年能源產(chǎn)業(yè)最大的爆點是，中國向世界宣布了“2030年前實現(xiàn)碳達峰、2060年前實現(xiàn)碳中和”的目標。這不僅是我國積極應(yīng)對氣候變化的國策，也是基于科學(xué)論證的國家戰(zhàn)略。在政策支持與技術(shù)進步的雙重催化下，風(fēng)電、光伏也迎來高光時刻。當前，風(fēng)電、光伏逐步進入平價時代，并加速替代煤電的步伐。國家能源局表示，為完成“碳達峰”“碳中和”的遠景目標，今后每年風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機總量較“十三五”時期將大幅增長。
數(shù)據(jù)
2014~2019年，全國風(fēng)電和太陽能發(fā)電合計新增規(guī)模分別為33吉瓦、48吉瓦、54吉瓦68吉瓦、65吉瓦、56吉瓦，2020年1~10月新增約46吉瓦。預(yù)計2019~2025年，可再生能源將滿足99%的全球電力需求增量，到2025年，光伏在所有可再生能源新增裝機中的占比將達到60%。
(來源：國家能源局、國際能源署)
進展
2月24日，我國首個海上風(fēng)電柔性直流輸電項目——三峽新能源江蘇如東800兆瓦(H6、H10)海上風(fēng)電項目正式開工建設(shè)。該項目由中國能建江蘇電建三公司承建。柔性直流輸電是一種以電壓源換流器、絕緣柵雙極晶體管和脈寬調(diào)制技術(shù)為基礎(chǔ)的新型直流輸電技術(shù)，具有可向無源網(wǎng)絡(luò)供電，實現(xiàn)輸電系統(tǒng)有功功率和無功功率的獨立控制、無需額外增加無功補償設(shè)備等優(yōu)點，符合海上風(fēng)力發(fā)電場長距離輸電的要求，已成為海上風(fēng)電場聯(lián)網(wǎng)的首選技術(shù)。
8月28日，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部、教育部、科技部、工業(yè)和信息化部、自然資源部等九部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于加快新型建筑工業(yè)化發(fā)展的若干意見》，提出加快信息技術(shù)融合發(fā)展， 推動智能光伏應(yīng)用示范，促進與建筑相結(jié)合的光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用，提升建筑的便捷性和舒適度。該《意見》從設(shè)計、施工、信息技術(shù)的融合等多個方面，對新型建筑工業(yè)化的發(fā)展提出明確要求。業(yè)內(nèi)認為，國家政策對光伏建筑一體化市場引導(dǎo)意向明顯，將給光伏市場帶來巨大變化。
12月22日，地處延安革命老區(qū)的華能陜西子長風(fēng)電工程300兆瓦項目完工，并于當日全容量并網(wǎng)發(fā)電，該項目也是當前我國裝機規(guī)模最大的山地風(fēng)電項目。據(jù)了解，該風(fēng)機微觀選址海拔高度在1360米至1480米之間，屬于典型的高原山地地貌。項目以“一機一案”的方式最終實現(xiàn)場內(nèi)超過70臺高難機位吊裝，刷新了國內(nèi)最大容量山地高塔風(fēng)機吊裝建設(shè)紀錄。
點評
國家能源局新能源和可再生能源司副司長任育之：2020年，全國大部分地區(qū)光伏發(fā)電都具備了平價上網(wǎng)條件。目前，光伏發(fā)電全面參與電力市場，和煤電等傳統(tǒng)能源公開競爭，還存在較大難度，但隨著電力市場改革的不斷深入，光伏、風(fēng)電等新能源必將逐步參與電力市場，如何成功參與將是“十四五”期間行業(yè)各方必須共同研究的問題。
中國可再生能源學(xué)會風(fēng)能專業(yè)委員會秘書長秦海巖：近些年，風(fēng)電成本不斷下降，效率不斷提升。風(fēng)電不僅具備技術(shù)經(jīng)濟性，而且占地少，不影響農(nóng)田等原有土地的使用性質(zhì)，是最節(jié)地的發(fā)電技術(shù)。我國中東南部地區(qū)具備平價開發(fā)的條件，完全可以大規(guī)模開發(fā)本地風(fēng)能資源，實現(xiàn)“電從身邊來”，落實中東南部地區(qū)的“碳達峰”和“碳中和”目標。
油氣勘探逆勢上揚
今年以來，新冠肺炎疫情給油氣行業(yè)帶來了前所未有的沖擊。中央石油企業(yè)受經(jīng)營壓力的影響，勘探開發(fā)投入保障難度大增，國內(nèi)油氣穩(wěn)定生產(chǎn)也面臨挑戰(zhàn)。為保障國家能源安全，推動能源高質(zhì)量發(fā)展，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于做好2020年能源安全保障工作的指導(dǎo)意見》，積極推動國內(nèi)油氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。油氣勘探開發(fā)在極為不利的外部環(huán)境下取得了一批重大發(fā)現(xiàn)，實現(xiàn)逆勢上揚。
數(shù)據(jù)
今年1~10月份，我國原油累計產(chǎn)量1.62億噸，同比增長1.5%;天然氣累計產(chǎn)量1509億立方米，同比增長8.2%。預(yù)計全年生產(chǎn)原油1.935億噸、天然氣1860億立方米以上，超額完成年度目標任務(wù)。(來源：國家能源局)
進展
3月18日，中國海油在渤海萊州灣北部地區(qū)發(fā)現(xiàn)大型油田——墾利6-1油田，這是繼千億方大氣田渤中19-6之后，渤海地區(qū)獲得的又一重要油氣發(fā)現(xiàn)。經(jīng)證實，墾利6-1油田具有儲量規(guī)模大、油品性質(zhì)好、測試產(chǎn)能高的特點。截至目前，墾利6-1油田石油探明地質(zhì)儲量已超過1億噸，標志著該油田成為我國渤海萊州灣北部地區(qū)首個億噸級大型油田。
3月26日，自然資源部宣布，我國海域可燃冰第二輪試采取得圓滿成功。本次是全球首次利用水平井技術(shù)，在水深1225米的南海神狐海域，成功從海底以下237至304米開采出天然氣。此舉創(chuàng)造出產(chǎn)氣總量最大、日均產(chǎn)氣量最高兩項世界紀錄，并攻克了深海淺軟地層水平井鉆采的世界性難題。
11月20日，中國石化東勝氣田新7井取得勘探新突破。技術(shù)人員針對該井儲層層間跨度大、目的層砂體厚度大、隔層薄等困難，采用變排量控縫高壓裂技術(shù)和機械分壓合試工藝，有效地提高了增產(chǎn)效果，測試日產(chǎn)氣3.2萬方。該井的成功，為后續(xù)此類儲層改造提供了技術(shù)指導(dǎo)，也為東勝氣田新召區(qū)塊高效勘探奠定基礎(chǔ)。
12月27日，中國石油長慶油田生產(chǎn)指揮中心數(shù)字化顯示屏上，油氣生產(chǎn)曲線跨上6000萬噸高點，達到6000.08萬噸。其中生產(chǎn)原油2451.8萬噸、生產(chǎn)天然氣445.31億立方米。至此，中國石油工業(yè)新的里程碑誕生，標志著我國建成了年產(chǎn)油氣當量6000萬噸級特大型油氣田。
點評
中國科學(xué)院院士金之鈞：油氣同糧食、水一樣，已經(jīng)成為人類生活必需品，是涉及國家安全的戰(zhàn)略物資。保障國家油氣安全，不能光靠進口，立足國內(nèi)加大勘探開發(fā)力度，將是國家戰(zhàn)略層面的一項重要任務(wù)。未來，3500米以深的海相深層頁巖氣和陸相頁巖油將是中國油氣勘探的重點突破領(lǐng)域，低成本技術(shù)也將成為整個石油工業(yè)科技進步的重要方向。
中國科學(xué)院院士賈承造：目前，我國油氣勘探開發(fā)正站在新的十字路口，一是能源安全的挑戰(zhàn)，二是碳中和的挑戰(zhàn)。能源轉(zhuǎn)型應(yīng)該科學(xué)轉(zhuǎn)型，從油氣過渡到新能源時代、從高碳轉(zhuǎn)為低碳都需要一個過程，不可能一蹴而就。未來，我國還需要構(gòu)建新的石油地質(zhì)學(xué)理論體系，為關(guān)鍵時期的中國非常規(guī)油氣勘探開發(fā)探索出一條更科學(xué)的道路。
氫能扛起減排重擔
氫能被認為是解決人類能源危機和環(huán)境污染的終極方案，但因為技術(shù)和安全等問題，一直很難實現(xiàn)商業(yè)化。但在今年，氫能經(jīng)濟初現(xiàn)曙光。尤其是從下半年開始，隨著“氫燃料電池行業(yè)第一股”億華通科創(chuàng)板上市，國家燃料電池汽車“以獎代補”政策及各地方氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃、指導(dǎo)意見等密集出臺，氫能產(chǎn)業(yè)開始進入爆發(fā)期。目前，國內(nèi)已形成京津冀、華東、華南、華中四大氫能產(chǎn)業(yè)集群，覆蓋了氫能的制氫、儲運及應(yīng)用等領(lǐng)域。氫能成為能源轉(zhuǎn)型不可或缺的一環(huán)。
數(shù)據(jù)
2019年，我國燃料電池汽車產(chǎn)銷量分別為2833輛、2737輛，同比增長85.5%、79.2%。2020年上半年因新冠肺炎疫情導(dǎo)致產(chǎn)銷量有所下降。截至2020年6月，我國燃料電池汽車累計銷售超過6000輛。預(yù)計到2050年，中國氫能占終端能源消費比例達10%，氫燃料電池汽車保有量3000萬輛，氫氣需求量6000萬噸，進入氫能社會。
(來源：中國汽車工業(yè)協(xié)會、《中國氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2020)》)
進展
6月30日，國家能源局綜合司正式發(fā)布《關(guān)于能源領(lǐng)域“科技助力經(jīng)濟2020”重點專項擬立項項目的公示》，其中有兩大氫能項目被列入十大重點專項。項目分別為高性能長壽命燃料電池膜電極研發(fā)及氫能重載車輛示范應(yīng)用、三北地區(qū)風(fēng)光基地與氫儲能高比例耦合技術(shù)及產(chǎn)業(yè)推廣。
7月28日，我國首套國產(chǎn)化50萬噸/年中低溫煤焦油STRONG沸騰床加氫裂化裝置在陜西神木開車成功。該裝置完全采用中國石化大連石油化工研究院自主研發(fā)的“煤焦油STRONG沸騰床加氫技術(shù)”，可提高液體收率15%以上。與此同時，該裝置在國際上首次實現(xiàn)微球型催化劑連續(xù)化工業(yè)生產(chǎn)，攻克了金屬脫除、膠質(zhì)和瀝青質(zhì)加氫全轉(zhuǎn)化及裝置長周期運行等業(yè)界難題，有力助推我國煤焦油加氫行業(yè)提質(zhì)增效和轉(zhuǎn)型升級。
10月15日，由中科院大連化學(xué)物理研究所主導(dǎo)研發(fā)的“千噸級液態(tài)太陽燃料合成示范項目”在蘭州新區(qū)通過科技成果鑒定。該項目利用太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電力，通過電解水生產(chǎn)“綠色”氫能，并將二氧化碳加氫轉(zhuǎn)化為甲醇等液體燃料，其電解水制氫和二氧化碳加氫制甲醇兩項關(guān)鍵核心技術(shù)均取得創(chuàng)新突破。鑒定委員會專家一致認為，該項目集成創(chuàng)新了液態(tài)太陽燃料合成全流程工藝裝置，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)，整體技術(shù)處于國際領(lǐng)先。
點評
中國工程院院士衣寶廉：我國能源特點是富煤、貧油、少氣，每年需要大量進口石油和天然氣，為實現(xiàn)低碳減排，提高能源安全，需大力發(fā)展可再生能源。利用風(fēng)能、太陽能和水力發(fā)電，選擇氫做能源載體，電解水制氫，消除可再生能源發(fā)展的天花板，為實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”保駕護航。
中國工業(yè)經(jīng)濟聯(lián)合會會長李毅中：現(xiàn)有的制氫方法有兩種，一是化石能源制氫;二是電解水制氫。根據(jù)制氫過程中是否伴隨二氧化碳排放，本人認為“灰氫不可取、藍氫方可用、廢氫可回收、綠氫是方向”。目前，破解制氫難題首先要有合理務(wù)實的規(guī)劃設(shè)計和標準;其次要抓緊實施二氧化碳捕集、封存和利用研發(fā)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化;最后要開展工業(yè)含氫尾氣中氫的回收、提純和利用。
核能定位愈發(fā)明確
今年，我國核電不懼疫情沖擊，穩(wěn)如泰山。全國核電運行狀況持續(xù)向好，前三季度累計利用小時連續(xù)第四年實現(xiàn)增長。目前，中國已躋身世界核電大國行列，成功實現(xiàn)了由“二代”向“三代”的技術(shù)跨越，形成了涵蓋鈾資源開發(fā)、核燃料供應(yīng)、工程設(shè)計與研發(fā)、運行維護和放射性廢物處理處置等完整先進的核電產(chǎn)業(yè)鏈和保障能力。《中國核能發(fā)展報告(2020)》指出，“十四五”及中長期，核能在我國清潔能源低碳系統(tǒng)中的定位將更加明確，作用將更加凸顯，核電建設(shè)有望按照每年6~8 臺持續(xù)穩(wěn)步推進。
數(shù)據(jù)
預(yù)計到今年年底，我國在運核電機組達到51 臺，總裝機容量5200萬千瓦，在建核電機組 17 臺以上，裝機容量1900萬千瓦以上;到2025年，在運核電裝機達到7000萬千瓦，在建3000萬千瓦;到2035年，在運和在建核電裝機容量合計將達到2億千瓦。
(來源：《中國核能發(fā)展報告(2020)》)
進展
8月5日，中科院公布了“率先行動”計劃第一階段重大科技成果及標志性進展，“加速器驅(qū)動先進核能系統(tǒng)原理驗證及關(guān)鍵技術(shù)重大突破”榜上有名。主加速器原理樣機集成了兩大技術(shù)路線——中科院高能物理研究所研發(fā)的基于輪輻型超導(dǎo)腔的注入器I，質(zhì)子束能量達10.67兆電子伏、脈沖流強達10.6毫安;中科院近代物理研究所研發(fā)的基于半波長超導(dǎo)腔的注入器Ⅱ，質(zhì)子束能量達10.06兆電子伏、脈沖流強達11.7毫安。這兩條技術(shù)路線研制出的樣機，均達到國際領(lǐng)先水平。
11月27日，華龍一號全球首堆——中核集團福清核電5號機組首次并網(wǎng)成功，創(chuàng)造了全球第三代核電首堆建設(shè)的最佳業(yè)績。這標志著中國打破了國外核電技術(shù)壟斷，正式進入核電技術(shù)先進國家行列，這對我國實現(xiàn)由核電大國向核電強國的跨越具有重要意義，同時也進一步增強了“一帶一路”沿線國家對華龍一號的信心。
12月4日，新一代“人造太陽”裝置——中國環(huán)流器二號M裝置(HL-2M)在成都建成并實現(xiàn)首次放電。該項目由中國核工業(yè)集團西南物理研究院自主設(shè)計建造，是中國目前規(guī)模最大、參數(shù)最高的先進托卡馬克裝置。首次放電也標志著中國自主掌握了大型先進托卡馬克裝置的設(shè)計、建造、運行技術(shù)，為我國核聚變堆的自主設(shè)計與建造打下堅實基礎(chǔ)。
點評
中國能源研究會副理事長譚建生：核電雖然能夠助力實現(xiàn)“碳中和”，但其發(fā)展要防止陷入片面、追求技術(shù)迭代等誤區(qū)，要盡量保證核電建設(shè)節(jié)奏穩(wěn)定，重視保護核電廠址資源，科學(xué)處理核電經(jīng)濟運行與參與電力市場競爭的關(guān)系。
中國核電黨委副書記杜運斌：核電是一種清潔能源。1千克鈾—235釋放的能量相當于燃燒2700噸標準煤。過去30年里，中國核電一共發(fā)電超過一萬億度，相當于減少燃燒標準煤3億噸，植樹造林288萬公頃。中國要實現(xiàn)2030年“碳達峰”、2060年“碳中和”目標，核電是重要的生力軍。中國核電人對清潔能源事業(yè)是責(zé)無旁貸的。
儲能應(yīng)用百花齊放
儲能是電能存儲的媒介，也是能源革命的剛需。今年，隨著新能源產(chǎn)業(yè)迎來新一輪爆發(fā)，儲能技術(shù)不斷取得突破，相關(guān)政策也密集出臺?！蛾P(guān)于做好2020年能源安全保障工作的指導(dǎo)意見》提出，推動儲能技術(shù)應(yīng)用，鼓勵電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)儲能應(yīng)用;《關(guān)于開展“風(fēng)光水火儲一體化”“源網(wǎng)荷儲一體化”的指導(dǎo)意見(征求意見稿)》提出，探索實施路徑，提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運行效率。一系列政策推動儲能技術(shù)從研發(fā)示范向大規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)變。
數(shù)據(jù)
保守預(yù)計，2020年國內(nèi)電化學(xué)裝機規(guī)模達到2.73吉瓦，到2024年累計裝機達到15.53吉瓦， 年化復(fù)合裝機增速55%;樂觀場景下，2020年累計裝機達到3.1吉瓦，2024年累計裝機達到 23.8吉瓦，年化復(fù)合裝機增速65%。
(來源：中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟)
進展
6月15日，《自然—材料》發(fā)布了西安交通大學(xué)的一項研究成果。該校電信學(xué)部徐卓、李飛課題組基于鈣鈦礦晶體電致伸縮效應(yīng)的各向異性特點，提出了一種新的設(shè)計思路，即通過控制晶粒取向，降低陶瓷電容器在強場下所產(chǎn)生的應(yīng)變和應(yīng)力，避免微裂紋和拉伸應(yīng)力所導(dǎo)致的陶瓷擊穿，從而提高其擊穿電場強度和儲能密度，獲得目前已知陶瓷電容器的最高值。
7月21日，中科院工程熱物理研究所完成100兆瓦先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)膨脹機的集成測試，各項結(jié)果全部合格，達到或超過設(shè)計指標。這一進展也是研制國際首臺100兆瓦先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)樣機的重要一步。據(jù)介紹，樣機建成后，額定效率將達到70%左右。示范項目建成后，將成為國際上效率最高、技術(shù)最先進的百兆瓦級壓縮空氣儲能電站。
10月9日，《科學(xué)》發(fā)布一項成果，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授季恒星研究組與合作者全新設(shè)計出一種新型鋰電池電極材料——黑磷復(fù)合材料。使用該電極材料，電池充電9分鐘即可恢復(fù)約80%的電量、2000次循環(huán)后仍可保持90%的容量。該材料也使得制備兼具高容量、快速充電能力且長壽命的鋰電池成為可能。
點評
中國科學(xué)院院士歐陽明高：光伏、風(fēng)電目前的技術(shù)可行性完全可以滿足大規(guī)模應(yīng)用的要求，當前的瓶頸就是儲能如何實現(xiàn)商業(yè)化。未來，大規(guī)模儲能有兩條主流道路，一條是基于電池的分布式短周期電化學(xué)儲能;另一條是基于氫能的集中式長周期儲能，通過發(fā)展電解水制氫，消納西北地區(qū)大規(guī)模可再生能源基地富余的風(fēng)電、光伏能源。
中國科學(xué)院工程熱物理研究所副所長陳海生：短期來看，有必要出臺過渡政策以支持可再生能源與儲能協(xié)同發(fā)展。研究儲能配額機制，提高“綠色電力”認定權(quán)重。從長遠看，在度電成本高于傳統(tǒng)火電成本的情況下，應(yīng)建立價格補償機制，實現(xiàn)“綠色價值”的成本疏導(dǎo)。
? 本文來源：中國科學(xué)報 作者：記者李惠鈺整理
發(fā)布日期：2021年01月08日
