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能源高质量发展十年成就报告——能源科技篇
服务领域: 可再生能源
编译时间: 2024-07-10
编译类型: 产业动态
点击量: 5
编译者: 武春亮
2014年6月,习近平总书记在中央财经领导小组第六次会议上发表重要讲话,统揽国家安全和发展大局,洞察国内外能源发展大势,创造性提出“四个革命、一个合作”
能源安全
新战略,系统阐述了推动能源革命的战略路径和基本要求,指明了我国能源发展的前进方向。
一引其纲,万目皆张。在能源安全新战略的科学指引下,能源战线全力以赴保障能源安全,持之以恒推动
能源转型
变革,积极推进一系列战略性举措和变革性实践,相继取得一系列突破性进展和标志性成果,推动能源事业发展取得新成就、开创新局面,有力支撑服务经济社会持续健康发展。
十年,是时间的标尺,是发展的刻度,更是奋进的脚步。由中能传媒能源安全新战略研究院编写的《能源高质量发展十年成就报告》,系统总结分析了能源安全新战略提出以来我国能源发展总体脉络,展现了能源发展辉煌历程。报告以能源领域“四个革命、一个合作”为主线,分为能源消费、能源供给、
能源科技
、能源体制改革、能源国际合作五个篇章,回望我国能源发展的生动实践与丰硕成果。
历史长河奔腾不息,时代考卷常出常新。当前,我国发展进入战略机遇和风险挑战并存、不确定难预料因素增多的时期,必须准备经受风高浪急甚至惊涛骇浪的重大考验。站在新的历史起点上,我们必将紧紧抓住大有可为的历史机遇期,自信自强、守正创新,踔厉奋发、勇毅前行,在全面建设社会主义现代化国家新征程中奋力谱写能源事业高质量发展新篇章,为以中国式现代化全面推进中华民族伟大复兴注入强大动力!
03能源科技篇
能源技术创新能力进一步增强
(来源:中能传媒研究院 作者:邱丽静)
在“四个革命、一个合作”能源安全新战略指引下,十年来,我国持续推进能源高水平科技自立自强,不断加大原创性、引领性、颠覆性技术攻关力度,推动能源技术革命取得重要阶段性进展,有力提升能源产业链供应链现代化水平。能源领域自主创新能力和重大装备技术水平取得了较大突破,能源技术水平从“跟跑并跑”向“创新主导”加速转变 ,科技进步成为推动能源发展动力变革的基本力量。一、清洁能源产业走在前列十年来,我国持续推动传统能源产业转型升级,大力培育新能源产业发展壮大,形成了全球领先的清洁能源产业体系。光伏、风电已成为我国具有国际竞争优势的产业,百万千瓦级水电机组自主设计建造能力领跑世界,形成自主知识产权的华龙一号等三代压水堆核电技术,山东石岛湾全球首座高温气冷堆商业示范工程建成投运。(一)光伏发电技术快速迭代更新
产业化技术水平世界领先。产业化电池、组件转换效率多次刷新世界纪录,量产先进高效电池转换效率已达到25.5%;TOPCon(隧穿氧化层钝化接触电池)、HJT(异质结电池)、XBC(背接触电池)等新型晶体硅高效电池与组件技术加速产业化,背接触晶硅异质结太阳电池(HBC)光电转换效率达到27.3%;钙钛矿等新一代高效电池技术产业化生产研究加速,钙钛矿电池、钙钛矿叠层电池等新型电池转化效率屡创新高,晶硅—钙钛矿叠层电池效率达到33.9%。
装备制造水平不断提高。光伏设备实现了从低端向高端发展,产品定制化程度不断提高,高产能与高效自动化能力不断提升,自动化、数字化、网络化程度的提升推动光伏制造向光伏智造转变。多晶硅硅片、电池片、组件各环节主要设备已基本实现国产化。光伏组件产量已连续16年位居全球首位,光伏多晶硅、硅片、电池片和组件产量占全球比重均超过80%。
发电系统技术不断优化。大量新技术被应用于光伏电站整体设计以及系统级优化。光伏支架跟踪系统、1500伏电压的采用有效提高了光伏发电系统的实际发电能力。在黑龙江大庆、青海共和建成全球首个国家级光储实证实验平台、全球最大光伏发电实证基地等具有国际影响力的高水平创新平台。
(二)风电技术装备水平明显提升
机组容量大型化发展趋势明显。陆上风电最大单机容量突破10兆瓦,主流海上风机超过7兆瓦,海上风电机组中16兆瓦设备已实现批量生产,18兆瓦、20兆瓦风电机组也蓄势待发。成功研制18兆瓦海上风电机组,是全球单机容量最大、叶轮直径最大的海上直驱风电机组。20兆瓦海上风机已经下线。叶片长度不断刷新行业纪录,大部分主流海上风机叶片的长度在100米左右。风机大型化有效提升单机发电量,大幅降低安装、运维等成本。
风电装备国际竞争力大幅提升。我国低风速、抗台风、超高塔架、超高海拔风电技术位居世界前列,特别是我国陆上低风速风电技术国际一流。已具备大兆瓦级风电整机、关键核心大部件自主研发制造能力,国内风电装机90%以上采用国产风电机组。风电机组等关键零部件的产量占到全球市场的70%以上,风电全球竞争优势进一步凸显。2023年,全球前十大风电整机制造企业我国占据6席,其中4家跻身前五,国产风机已广泛出口海外市场。
(三)水电技术居世界领先水平
大型特大型水电机组制造不断迈上新台阶。我国水能资源总量、水电装机容量和年发电量均居于世界首位,水电工程建设能力和百万千瓦级水电机组成套设计制造能力领跑全球,水电工程建设技术已达到世界领先水平。自主研发设计制造安装百万千瓦级水轮发电机组、400兆瓦超大容量抽水蓄能机组、700米级超高水头机组和交流励磁变速机组,引领世界水电装备发展。白鹤滩水电站机组是全球首个单机容量最大的水电机组,也是我国自主设计制造的完全国产化百万千瓦机组,研制与安装难度远大于世界在建和已投运的任何机组,为我国机电装备走出国门,提高竞争力奠定了坚实的技术基础。
高坝筑坝技术领跑全球。我国水电站建设在坝高、坝型和筑坝技术上的发展突飞猛进。水库大坝数量之多、规模之大位列世界前茅,世界最高的拱坝、面板堆石坝、碾压混凝土坝等均在我国,建成投产的200米、300米级高坝工程均名列同类大坝世界前列;高水头泄洪消能防护、高坝抗震设防、超高边坡变形稳定控制、大型地下洞室设计施工能力等关键技术取得重大突破,处于国际领先水平;发明堆石混凝土、胶凝砂砾石筑坝等新技术,得到广泛应用。
(四)核电技术取得重大进展
大型压水堆核电装备产业体系先进完备。目前,我国已经建立了较为完整的原材料、主设备、辅助设备、仪控仪表产业链及其生产和供应能力,能够满足我国核电可持续发展需要。具有自主品牌的“华龙一号”“国和一号”三代大型先进压水堆技术批量应用,主要技术和安全性能指标达到世界先进水平,自主三代核电综合国产化率达到90%以上。全球首座第四代核电站——山东荣成石岛湾高温气冷堆核电站投入商业运行,快堆技术研发和示范工程建设取得重要进展。小型堆、聚变堆等关键技术持续取得新突破。多用途模块化小堆开工建设,海洋核动力平台等先进核反应堆技术正在抓紧攻关和示范。可控核聚变研发不断取得新的突破。此外,先进核燃料元件和乏燃料后处理技术研发实现重大突破。我国三代和四代核电、先进核燃料闭式循环的技术水平已经跻身世界前列。
(五)其他清洁能源技术相继取得突破
生物质能、地热能、太阳能热发电、海洋能等相继取得突破,持续拓展新能源开发利用新方向、新空间。生物质能方面,“生物质热—电—气—炭”多联产技术及成套装备等新技术推动生物质发电产业全面加速。地热能方面,我国深层地热科学探井成功钻探至5200米;研发耐高温钻头、腐蚀检测仪、高温热泵等具有自主知识产权的关键装备;逐渐形成了以供暖(制冷)为主的地热发展路径,带动地热直接利用多年稳居世界第一。太阳能热发电方面,具备全产业链技术,完全掌握了拥有完整知识产权的聚光、吸热、储换热、发电等核心技术,有力支撑了我国在中东、北非等“一带一路”沿线地区建设太阳能热发电项目。海洋能技术方面,潮流能、潮汐能、波浪能三大能种的总体装备水平和主要技术指标均已进入国际先进行列。我国首台兆瓦级潮流能机组实现并网;首台兆瓦级漂浮式波浪能发电装置“南鲲”号投入试运行。
二、电网技术创新能力大幅提升
十年来,我国电网技术创新能力不断提升,总体装备和运维水平处于国际前列,连续攻克特高压输电、柔性直流输电、智能电网、大电网安全控制、特高压套管、新能源并网消纳等关键核心技术。近年来,特高压输电技术实现了“中国创造”和“中国引领”,智能电网技术发展走在世界的前列,我国已经成为世界新能源并网规模最大、发展最快的国家。(一)特高压输电技术处于世界引领地位
掌握了具有国际领先水平的长距离、大容量、低损耗的特高压输电技术,运行着领先世界的特高压电网,全面掌握1000千伏交流、±1100千伏直流及以下等级输电技术并实现装备国产化。全球电压等级最高、输送容量最大、输送距离最远的吉泉(昌吉—古泉)±1100千伏直流输电工程顺利投产。全球电压等级最高、输送容量最大、超长跨江距离的苏通GIL综合管廊工程成功投运。
(二)柔性直流输电技术取得显著进步
世界首台机械式高压直流断路器投运,成功研制500千伏/26千安直流断路器。成功研制世界首个特高压柔性直流输电换流阀,攻克±535千伏/3000兆瓦柔直换流阀等核心技术。世界上电压等级最高、输送容量最大的柔性直流工程——张北±500千伏柔性直流电网示范工程、乌东德电站送电广东广西特高压多端柔性直流示范工程相继投产送电。
(三)大电网安全防御体系加速构建
已全面掌握国际领先的大电网仿真技术,构建起大电网仿真技术支撑体系,研发了适用于各级调度的大电网安全监测、预警与防御系统,实现了多级协调防御。建立大电网安全防御信息支持系统,解决了大电网协调建模和海量电力信息处理等难题。自主创新研发出大电网智能调度控制系统、大规模源网荷友好互动系统,开发完成了适应智能电网发展的安全稳定控制装置。
三、油气安全供应技术迈上新台阶
十年来,我国油气工业科技水平与创新能力显著增强,常规油气勘探开采技术达到国际先进水平,在国际油气资源开发中具有明显比较优势,页岩油气等非常规油气勘探开发技术和装备水平大幅提升,天然气水合物试采取得成功,油气工程技术与装备水迈上新的台阶。
(一)常规油气勘探开采技术达到国际领先水平
常规油气勘探理论技术、老油田/常规气藏持续提高采收率技术、近海油田开发技术等具备优势,达到国际先进水平,特别是化学驱技术处于国际领先水平。超深井、深层勘探理论创新与技术实现突破,系统掌握世界先进的超深井钻井技术,深层、超深层天然气实现了一批重大装备和关键工具的自主研发,自主攻克了万米级特深井钻探技术瓶颈,深地油气钻探能力及配套技术跻身国际先进水平。深地塔科1井钻探深度突破1万米,刷新亚洲最深直井纪录。
(二)非常规和深海油气勘探开发技术取得较大进步
建成一批国家级页岩气开发示范区,页岩气年产量超过200亿立方米,支撑我国成为北美之外首个实现页岩气规模化商业开发的国家。天然气水合物实现了从“探索性试采”向“试验性试采”的跨越,成为全球累计试采天然气水合物产气量最多的国家。深水油气开发关键技术装备研制取得重大突破,自主研发建造的全球首座十万吨级深水半潜式生产储油平台——“深海一号”投运。
(三)关键装备和设备自主化水平显著提高
油气长输管线技术取得重大突破,电驱压缩机组、燃驱压缩机组、大型球阀和高等级管线钢等核心装备和材料实现自主化,有力保障了西气东输、中俄东线等长输管线建设。千万吨级LNG项目、千万吨级炼油工程成套设备已实现自主化。天然气管道重大技术装备研发持续推进,首次提出管道金属损失及裂纹缺陷电磁控阵检测原理和方法,研制首台1016毫米口径油气管道电磁控阵内检测器等。
四、化石能源清洁高效利用技术不断突破
十年来,随着我国新能源与可再生能源快速发展,我国持续推动规模能源清洁化,加快煤炭等传统化石能源的清洁化利用,降低污染物排放,煤炭清洁利用多项技术达到国际领先水平,首个百万吨级二氧化碳捕集利用与封存项目全面建成投产。
(一)开采技术及装备实现规模化应用
系统攻关特厚煤层开采的关键技术及装备,实现年产1000万吨以上特厚煤层综采与综采放顶煤开采装备规模化应用。大断面快速掘锚系统、岩巷全断面掘进装备、大倾角矿用盾构机等在井下成功应用,多种新型快速掘进装备系统现场投入使用,大型矿用设备节能传动技术应用效果显著。研发大采高综放开采技术,8.8米超大采高综采智能设备、7米超大采高智能化综放成套装备成功投用。重型燃气轮机获得重大突破,实现了从E级到F级的新跨越。首台具有自主知识产权的F级50兆瓦重型燃气轮机投入商运。
(二)煤炭深加工技术取得新进展
现代煤化工领域推动产品高端化、高值化,煤制油、煤制天然气、煤制烯烃、煤制乙二醇等现代煤化工技术日渐成熟。率先掌握百万吨级煤直接液化工程化技术,建成世界首套示范工程——鄂尔多斯百万吨级煤直接液化项目;具有自主知识产权、全球单套规模最大的煤制油项目神华宁煤集团400万吨/年煤炭间接液化示范项目建成投产;形成以内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东和新疆准东、新疆哈密和山西晋北6大现代煤化工产业示范区。
(三)超低排放技术达世界先进水平
我国煤电结构不断优化,大容量、高参数、低排放的高效煤电机组比重持续提升。超临界和超超临界先进煤电机组在全国煤电总装机中占比超过一半,百万千瓦空冷发电机组、二次再热技术、大型循环流化床发电等技术均世界领先。多台超超临界二次再热煤电机组相继投产,国际首创135万千瓦高低位布置超超临界二次再热煤电机组投入运行,煤电超低排放水平进入世界领先行列。此外,在化石能源低碳高效开发方面,我国首个百万吨级碳捕集利用与封存项目建成投产。
五、能源发展新业态新模式加快培育
十年来,我国多举措激发能源领域新活力,壮大能源发展新动能。当前我国各类新型储能技术性能指标不断提高,安全防控技术和措施逐步完善。氢能及燃料电池技术迭代升级持续加速。能源电力系统数字化智能化转型升级已成为我国创新创造的优势领域,虚拟电厂、智慧能源站、综合能源服务等新模式、新业态不断涌现。
(一)储能技术装备不断提升
当前各类新型储能技术性能指标不断提高,安全防控技术和措施逐步完善。储能用锂离子电池能量密度较十年前提高了一倍以上,已形成较完备的产业链。钒液流电池的隔膜、电解液等关键材料已经实现国产化。压缩空气储能技术发展迅速,在张北、金坛等地建设的大规模压缩空气储能示范项目实现并网运行。飞轮储能突破了大容量飞轮及高速电机关键技术,完成了样机方案设计及关键部件研制。具有成本低、原材料丰富特点的钠离子电池也崭露头角,钠离子电池实现兆瓦时级示范。
(二)氢能及燃料电池技术迭代升级持续加速
我国氢能产业呈现积极发展态势,已初步掌握氢能制备、储运、加氢、燃料电池和系统集成等主要技术和生产工艺,在电解水制氢、高压储氢、燃料电池、加氢等装备进行了全面攻关。自主设计制造的单槽产气2000标准立方米/小时的电解槽,成功用于可再生能源电解水制氢项目。突破车载储氢瓶核心材料及零部件主要依赖进口的难题,燃料电池关键材料、部件已实现自主可控,我国已实现35兆帕车载高压气瓶的小批量生产,70兆帕气瓶已通过型式试验。管道输氢方面,建成输氢压力为4兆帕的氢气输送管道,建成了掺氢量10%的天然气掺氢管道示范工程。氢能燃料电池方面,针对催化剂、质子交换膜、膜电极等关键材料、关键部件,已具备较强的自主开发能力,部分技术达到国际一流水平。
(三)综合智慧能源服务等新模式、新业态不断涌现
围绕新能源开发、多能转换、先进储能、碳捕集利用与封存、能源系统控制等领域的新技术、新装备不断涌现,数字技术与能源技术深度融合,能源系统更加智慧、开发、高效、友好。综合智慧能源服务、虚拟电厂、供需互动等能源发展新模式、新业态不断涌现,对能源产业发展产生深远影响。