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深度 | 世界能源领域前沿技术发展综述

北极星售电网  来源:能源研究俱乐部  作者:邱丽静  2018/8/16 9:09:24  我要投稿  

北极星售电网讯:随着新一轮工业革命兴起,应对气候变化达成全球共识,能源技术成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展的源动力。目前,世界主要国家和地区均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革命的突破口,从能源战略的高度制定各种能源技术规划、采取行动加快能源科技创新,以增强国际竞争力。同时,能源技术开发的最新动态也预示着未来全球能源发展趋势。

(来源:能源研究俱乐部 ID:nyqbyj 作者:邱丽静)

一、世界主要国家能源技术发展战略布局

1.欧盟:升级版战略能源技术计划开展研究与创新优先行动

早在上世纪70年代,欧盟的前身——欧共体委员会推出了《1977~1980年欧洲共同体科技政策指南》,标志着欧洲统一的科技研发合作战略形成。1983年,欧共体为协调成员国科技政策,搭建欧洲企业间合作平台,加强在高技术领域的商业竞争力,推出了第一个《技术研发框架计划》。进入21世纪,随着能源、环境问题的凸显,欧盟依托科技框架计划加强了能源技术研发,尤其是2007~2013年执行的欧盟第七科技框架计划(FP7)将能源列为独立的优先领域,目标就是要优化能源结构,提高能源效率,应对能源供应安全和气候变化,提高欧洲工业竞争力。

2008年,欧盟实施的《欧洲战略性能源技术规划》是欧盟指导能源技术发展的战略性文件,体现了当时欧盟对能源技术发展的新认识和新判断。2013年12月,欧盟出台了《Horizon2020研究创新计划(H2020)》。H2020是欧洲最大的研究创新计划,经费近800亿欧元,时间跨度从2014年到2020年,主要涉及生物技术、能源、环境与气候变化等领域。《H2020能源规划》是其中的重要组成部分,体现了欧盟对能源技术创新发展的最新认识和理念。

2014年新一届欧盟委员会上台后全面实施能源联盟战略,旨在全面提升欧洲能源体系抵御能源、气候及经济安全风险的能力。2015年9月,欧盟委员会公布了升级版的《欧盟战略能源技术计划》,这一计划改变以往单纯从技术维度来规划发展的方式,而是将能源系统视为一个整体来聚焦转型面临的若干关键挑战与目标,以应用为导向打造能源科技创新全价值链,围绕可再生能源、智能能源系统、能效和可持续交通四个核心优先领域以及碳捕集与封存和核能两个适用于部分成员国的特定领域,开展十大研究与创新优先行动,包括:开发高性能可再生能源技术及系统集成,降低可再生能源关键技术成本,开发智能房屋技术与服务,提高能源系统灵活性、安全性和智能化,开发和应用低能耗建筑新材料与技术。

2.美国:保持可再生能源产业和技术的世界领先地位

过去的十几年间,非常规油气生产技术的突破扭转了美国几十年本土油气产量下降的趋势。为了复苏美国经济、应对能源安全和气候变化,实现能源战略转型,推进美国能源独立进程,奥巴马政府自2009年上台后,便高举“能源独立”旗帜,出台一系列新能源政策和战略计划,掀起了一场自美国成立以来最大规模的能源革命。在推动美国能源革命进程当中,奥巴马政府从战略到战术层面有四大重点举措:首先,发布《未来能源安全蓝图》,明确美国未来20年的能源发展目标,强调通过安全有序地扩大国内油气资源生产、充分发挥清洁能源潜力和大力推动科技创新等工作来保障美国能源安全;其次,推行《全面能源战略》,变革美国能源体系,中心目标是开发和部署低碳技术,为清洁能源未来发展奠定基础,并在经济和国家安全方面带来显著效益;第三,出台清洁电力计划,全面推动燃煤电厂减排,扩大可再生能源发展,进一步促进美国电力乃至能源结构优化调整;第四,推动能源科技体制机制改革,降低能源创新全价值链成本。

此次革命提出基础科学与应用能源研发融合的战略指导思想,设立了三个能源研发平台和机构(先进能源研究计划署、能源前沿研究中心和能源创新中心),有效整合产学研各方资源,支持变革性能源技术开发,确保美国抢占新能源技术战略制高点。得益于奥巴马时期推出的各项能源战略,美国能源结构发生了显著变化,已成功由传统的能源进口大国转变为能源出口国。

2014年5月,美国总统行政办公室对外发布了《全方位能源战略——通向经济可持续增长之路》的报告。在能源技术领域,报告将发展低碳技术、为清洁能源未来发展奠基作为能源战略支点,在展望未来清洁发展目标时,特别强调美国要在可再生能源技术上取得领先。

2017年3月,以总统特朗普为首的新一届美国政府推出了《美国优先能源计划》。该计划延续了美国追求能源独立的基本思想,致力于降低能源成本,最大化利用国内能源资源,尤其是传统的化石燃料。新政府更倾向于传统能源,特朗普能源政策框架中,油气、煤炭等传统能源地位突出。但能源产业作为美国立国之本,保持可再生能源产业和技术的世界领先地位,仍是美政府的重要政策选择。

2017年6月,美国“能源周”期间,特朗普提出“能源主导”战略新思路,即将能源作为一种重要战略资源,扩大能源出口,在实现能源独立的同时谋求世界能源霸主的发展之路。未来,特朗普政府对美国能源技术发展趋势的政策引导和调节还有待观察。

3.日本:从“低碳化”迈向“脱碳化”实现能源转型

日本是能源消费大国,同时其传统能源的资源量十分有限。日本政府发布的能源与环境创新发展战略(NESTI2050)主要目标是推动低碳能源的发展,节能和减少温室气体排放的创新技术是日本能源技术优先发展的重要方向。

2010年6月,日本经济产业省发布以“保护环境和经济增长”为主题的《能源战略计划》,强调大力发展核能,构建以核电为主的低碳电源。随着世界经济发展和能源格局的变动,日本对本国的能源战略不断作出调整。在经过福岛核事故之后,日本在能源科技发展重点上有较大调整,于2014年修订了《能源战略计划》,以“3E+S”(能源安全保障、经济性、环境适宜性原则和安全)为能源政策基础,构筑“多层次、多样化的柔性能源供应结构”。指出未来发展方向是压缩核电发展,举政府之力加快发展可再生能源,以期创造新的产业。

2016年4月,日本相继公布了能源中期和长期战略方案:一份是经济产业省发布、面向2030年产业改革的《能源革新战略》,从政策改革和技术开发两方面推行新举措,确定了节能挖潜、扩大可再生能源和构建新型能源供给系统这三大改革主题,以实现能源结构优化升级,构建可再生能源与节能融合型新能源产业;另一份是日本政府综合科技创新会议发布、面向2050年技术前沿的《能源环境技术创新战略》,主旨是强化政府引导下的研发体制,通过创新引领世界,保证日本开发的颠覆性能源技术广泛普及,实现到2050年全球温室气体排放减半和构建新型能源系统的目标。技术创新战略确定了日本将要重点推进的五大技术创新领域,包括:利用大数据分析、人工智能、先进传感和物联网技术构建智能能源集成管理系统,通过创新制造工艺和先进材料开发实现深度节能,新一代蓄电池和氢能制备、储存与应用,新一代光伏发电和地热发电技术,以及二氧化碳固定与有效利用。

2017年12月,日本发布《氢能基本战略》,规划新能源汽车和氢能发展目标,加速推进氢能社会构建,实现能源供给多元化以提高能源自给率。

2018年7月3日,日本政府公布了最新制定的“第5次能源基本计划”,提出了日本能源转型战略的新目标、新路径和新方向,这是一份面向2030年以及2050年的日本能源中长期发展规划的政策指南和行动纲领。而此次制定能源政策的指导思想,则提出了“3E+S”升级版的新理念。在环保性方面,温室气体排放2030年要比2013年削减26%,到2050年则要削减80%,实现从“低碳化”迈向“脱碳化”的新目标。

4.德国:将可再生能源、能效、储能、电网技术作为战略优先推进领域

德国一贯坚持以可再生能源为主导的能源结构转型,经过多年的政策激励和研发支持,在可再生能源技术和装备制造方面的实力位居世界前列。福岛核事故后,德国政府率先提出了全面弃核的能源转型战略,把可再生能源和能效作为两大支柱,并以法律形式明确了可再生能源发展的中长期目标,到2050年可再生能源电力占比要达到80%。在科技层面为支持能源转型战略,2011年实施的第六次能源研究计划将可再生能源、能效、储能、电网技术作为战略优先推进领域。而为了从系统层面推动能源转型解决方案,德国联邦教研部于2016年4月公布了未来10年投资4亿欧元“哥白尼计划”的具体方案,这是德国为促进能源转型开展的最大规模的科研资助行动,来自德国230家学术界和产业界机构将参与其中,着重关注四大重点方向,每个方向均组建一个产学研联盟集成优势力量攻关,包括:新的智慧电网架构,转化储存可再生能源过剩电力,高效工业过程和技术以适应波动性电力供给,以及加强能源系统集成创新。

德国政府不仅重视可再生能源技术研发创新工作,还非常重视给予可再生能源发展坚实的法律制度保障,为此于2000年通过了著名的《可再生能源法》(EEG-2000)。随着德国可再生能源发展的情况变化,其对《可再生能源法》不断进行修订和完善。最新出台的《可再生能源法》2017版(EEG-2017)对先前法案内容进行了全面修订,主要包括:控制可再生能源年度装机容量增长目标,补贴重点侧重于更加经济有效的可再生能源类型(如陆上风电和光伏),实施上网电价递减率与年度新增装机容量挂钩的灵活限额机制,调整上网电价递减周期等等,采用招投标模式来确定可再生电力的补贴额度。这表明德国可再生能源的发展从过去的全面促进和吸引投资阶段转变到重点扶持、引导投资和成本控制新阶段。

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