中國儲能網(wǎng)訊：當(dāng)今世界，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革深入推進(jìn)，綠色低碳、數(shù)智化、可持續(xù)發(fā)展成為時代主題，能源產(chǎn)業(yè)加速從資源依賴向創(chuàng)新驅(qū)動轉(zhuǎn)變，“技術(shù)就是資源”的趨勢日益明顯。世界各國都高度重視能源科技創(chuàng)新，積極搶占低碳智慧能源發(fā)展制高點(diǎn)。
科技創(chuàng)新決定了未來的產(chǎn)業(yè)和產(chǎn)業(yè)的未來。近日，在由中國石油集團(tuán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院與標(biāo)普全球共同舉辦的2024國際能源發(fā)展高峰論壇上，《能源科技進(jìn)展與展望報(bào)告（2024）》正式發(fā)布，聚焦油氣可持續(xù)發(fā)展、能源綠色低碳轉(zhuǎn)型和未來智慧能源三大方向，提出了未來極具潛力的十大油氣與新能源技術(shù)，為能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了科技視角的決策參考。
1 深地油氣勘探開發(fā)技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
深地油氣是我國增儲上產(chǎn)重大戰(zhàn)略接替新領(lǐng)域。近年來，世界新增油氣儲量60%來自深部地層。我國深層、超深層油氣資源量達(dá)671億噸油當(dāng)量，占全國油氣資源總量的34%。面臨的挑戰(zhàn)主要是超深高溫、高壓、地質(zhì)復(fù)雜多變，勘探開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大、成本高、難度大，對地質(zhì)理論創(chuàng)新、井筒技術(shù)創(chuàng)新、開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新和裝備迭代升級提出極高要求。
【方向與潛力】
向地球深部進(jìn)軍是全球能源科技創(chuàng)新的重要方向。深地油氣資源通常位于地質(zhì)條件極為復(fù)雜的區(qū)域，未來亟須加強(qiáng)超深層油氣富集機(jī)理與分布規(guī)律研究，攻克超深層油氣安全高效鉆完井關(guān)鍵技術(shù)、材料與裝備，搶占全球深層超深層油氣勘探開發(fā)戰(zhàn)略高地。
2 深海油氣勘探開發(fā)技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
深海油氣是全球油氣增儲上產(chǎn)重要戰(zhàn)略接替領(lǐng)域，也是全球海洋經(jīng)濟(jì)的增長點(diǎn)。近年來，深海油氣發(fā)現(xiàn)占全球油氣新發(fā)現(xiàn)的一半以上，深海油氣可采資源量約1560億噸，占全球油氣可采資源總量的15%以上。面臨的挑戰(zhàn)主要是深水復(fù)雜環(huán)境、特殊壓力、海底低溫、地下資源與地面工程設(shè)施協(xié)同等；裝備制造、工程施工和運(yùn)營維護(hù)等環(huán)節(jié)投入高、風(fēng)險(xiǎn)大，勘探開發(fā)成本居高不下。
【方向與潛力】
重點(diǎn)技術(shù)方向包括超深水FPSO（浮式生產(chǎn)儲卸油裝置）、深水FLNG（浮式液化天然氣裝置）、單點(diǎn)系泊系統(tǒng)、海底工廠、深遠(yuǎn)海保障基地等。隨著我國海上能源開發(fā)進(jìn)入多能協(xié)同開發(fā)新階段，深海油氣與深遠(yuǎn)海風(fēng)電融合開發(fā)也將成為重要方向。
3 陸相頁巖油氣勘探開發(fā)技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
我國陸相頁巖油可采資源量30億~60億噸、陸相頁巖氣可采資源量21.8萬億~36.1萬億立方米，陸相頁巖油氣勘探開發(fā)正處于起步和局部破局階段。面臨的主要挑戰(zhàn)是產(chǎn)層埋藏深、非均質(zhì)性強(qiáng)，提產(chǎn)難度大，井下事故復(fù)雜和套變頻發(fā)，建井周期長、建井成本高、開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)大。
【方向與潛力】
陸相頁巖油氣有望實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益開發(fā)，成為我國油氣增儲上產(chǎn)的重大戰(zhàn)略接替領(lǐng)域。重點(diǎn)技術(shù)方向包括陸相頁巖油氣地質(zhì)理論、二氧化碳和納米提高采收率技術(shù)、水平井超級一趟鉆配套技術(shù)、精準(zhǔn)智能壓裂、立體開發(fā)、綠電+原位改質(zhì)等，突破這些技術(shù)將助推中國版“頁巖革命”。
4 石油基高端新材料生產(chǎn)技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
隨著新能源等新興產(chǎn)業(yè)迅猛崛起，化工新材料需求快速增長，煉化行業(yè)正從生產(chǎn)燃料為主向生產(chǎn)化工原料及高端新材料轉(zhuǎn)型。石油基高端新材料主要包括部分高性能聚烯烴、工程塑料等合成樹脂，以及合成橡膠、碳材料等，市場價(jià)值高，需求迫切。面臨的主要挑戰(zhàn)是我國新材料領(lǐng)域當(dāng)前供需結(jié)構(gòu)性矛盾突出，2023年我國消費(fèi)約1600萬噸聚烯烴產(chǎn)品，其中近1000萬噸依賴進(jìn)口；聚芳醚砜、高溫聚酰胺、聚醚醚酮等自給率低于40%。
【方向與潛力】
石油基高端新材料生產(chǎn)技術(shù)將更加聚焦于滿足新興產(chǎn)業(yè)市場急需產(chǎn)品的品質(zhì)、品類，從化工原料、催化劑和裝備、綠色制造等方面開展技術(shù)攻關(guān)，使化工新材料全生命周期更加綠色低碳。石油基高端新材料將是我國新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支撐，對石化行業(yè)轉(zhuǎn)型提質(zhì)增效、實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
5 風(fēng)光氫儲規(guī)?；沙掷m(xù)利用技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
風(fēng)光氫儲規(guī)模化可持續(xù)利用技術(shù)是一種集風(fēng)能、光伏、電解水制氫、儲氫和氫燃料電池等于一體的關(guān)鍵技術(shù)系統(tǒng)，目前正處于研究驗(yàn)證階段。該技術(shù)旨在解決風(fēng)能和太陽能發(fā)電的間歇性和不穩(wěn)定性問題，通過將過剩的電能轉(zhuǎn)化為氫氣儲存，以實(shí)現(xiàn)能源高效利用和電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行。面臨的挑戰(zhàn)包括技術(shù)成本高、系統(tǒng)效率優(yōu)化、氫氣安全儲存和運(yùn)輸?shù)取?
【方向與潛力】
重點(diǎn)技術(shù)方向包括高效率電解水制氫、儲氫材料和氫燃料電池等，未來有望實(shí)現(xiàn)可再生氫“制儲輸用”全鏈條一體化運(yùn)營，對于推動風(fēng)能、光伏、氫能、儲能等多種能源協(xié)同發(fā)展，提升清潔能源綜合利用效率，具有重大戰(zhàn)略意義。
6 碳捕集、利用與封存技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
碳捕集、利用與封存（CCUS）技術(shù)是實(shí)現(xiàn)二氧化碳大規(guī)模減排的重要技術(shù)手段，目前整體處于商業(yè)化早期階段。面臨的挑戰(zhàn)主要是碳捕集成本和能耗高、二氧化碳資源化利用途徑有限、二氧化碳礦化封存速率難調(diào)控等。
【方向與潛力】
重點(diǎn)技術(shù)方向包括化學(xué)鏈燃燒等低成本低能耗碳捕集、二氧化碳制綠色甲醇等化學(xué)利用、二氧化碳生物及礦化利用、深部咸水層規(guī)?；獯?、二氧化碳快速礦化及速率調(diào)控、地質(zhì)體碳封存容量高效利用等。預(yù)計(jì)2030年前后，CCUS核心技術(shù)將取得突破性進(jìn)展，有望大幅降低工業(yè)和能源生產(chǎn)過程中的碳排放，成為降碳“撒手锏”。
7 資源回收與循環(huán)利用技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
隨著全球可再生能源和電動汽車需求不斷增長，廢塑料、廢輪胎、廢舊電池等數(shù)量劇增，其資源化回收與循環(huán)利用對節(jié)約能源和保護(hù)環(huán)境尤為重要。廢塑料化學(xué)循環(huán)利用是廢塑料處理的路徑之一，但存在熱解油出油率低、雜質(zhì)多、成本高等難點(diǎn)。退役動力電池的梯次利用能夠解決回收處理問題，但面臨如何確定簡單、合適、可靠的分選條件等難題。此外，廢舊輪胎、廢催化劑及“三廢”的資源化回收利用，都將對能源行業(yè)可持續(xù)發(fā)展形成挑戰(zhàn)。
【方向與潛力】
化學(xué)循環(huán)處理技術(shù)有望突破廢塑料材料化回收利用的發(fā)展瓶頸，徹底解決塑料污染問題。構(gòu)建覆蓋全面、運(yùn)轉(zhuǎn)高效、規(guī)范有序的退役動力電池高效循環(huán)利用體系，有望支撐新能源汽車產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展。
8 基于合成生物學(xué)的先進(jìn)生物制造技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
基于合成生物學(xué)的先進(jìn)生物制造技術(shù)是一種利用合成生物學(xué)原理和方法，通過設(shè)計(jì)和構(gòu)建新的生物系統(tǒng)或重新設(shè)計(jì)現(xiàn)有生物系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)特定功能產(chǎn)品的生物制造技術(shù)，目前正處于從實(shí)驗(yàn)室研究向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用過渡的階段。該技術(shù)可提高生物制造效率和可持續(xù)性，替代傳統(tǒng)化工合成路線，減少對化石能源的依賴。面臨的挑戰(zhàn)包括生物組件準(zhǔn)確描述和應(yīng)用、基因網(wǎng)絡(luò)預(yù)測和構(gòu)建、大規(guī)?；蚓W(wǎng)絡(luò)建設(shè)和測試、生物系統(tǒng)精確控制和優(yōu)化等。
【方向與潛力】
合成生物學(xué)將加速推動生物制造業(yè)變革，基于合成生物學(xué)的先進(jìn)生物制造技術(shù)未來有望重塑醫(yī)藥、化工、能源等傳統(tǒng)行業(yè)。預(yù)計(jì)未來10~20年，合成生物制造有望形成每年數(shù)萬億美元的市場規(guī)模。綠色生物制造將成為“雙碳”目標(biāo)約束下能源化工企業(yè)的重要技術(shù)選擇。
9 能源智慧生產(chǎn)與利用技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
能源智慧生產(chǎn)與利用技術(shù)是一種融合“智慧油氣生產(chǎn)”與“AI智能決策的新能源利用系統(tǒng)”而形成的未來能源技術(shù)，目前仍處于萌芽階段，主要通過AI決策、能源互聯(lián)網(wǎng)、多能互補(bǔ)等方法，解決未來能源的智能化與綠色化利用問題。面臨的挑戰(zhàn)主要包括如何利用AI探索新能源多時間尺度功能場景下的油氣開發(fā)機(jī)制、油氣與新能源融合高效開發(fā)協(xié)同調(diào)配方法等。
【方向與潛力】
AI技術(shù)將推動傳統(tǒng)油氣田生產(chǎn)管理智能化提升，并打造自動、高效的智慧油氣田運(yùn)行模式?；贏I智能決策的能源互聯(lián)網(wǎng)將集成分布式發(fā)電、儲能、通信傳感等智能電網(wǎng)技術(shù)，推動智慧油氣田與光伏發(fā)電、油田地?zé)峁┠艿榷喾N新能源場景融合高效開發(fā)，助力生產(chǎn)環(huán)節(jié)與新能源利用的協(xié)同耦合，實(shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)與長效匹配。
10 可控核聚變技術(shù)
【現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)】
可控核聚變技術(shù)是一種旨在實(shí)現(xiàn)輕原子核（如氫的同位素氘和氚）在極高溫度和壓力下聚合成重原子核（如氦）并釋放巨大能量的過程，目前正處于實(shí)驗(yàn)階段，需要解決如何安全高效地模擬太陽內(nèi)部核聚變過程，以提供幾乎無限的清潔能源。面臨的挑戰(zhàn)主要是燃燒等離子體穩(wěn)態(tài)自持運(yùn)行、耐高能中子轟擊及高熱負(fù)荷材料、氚自持等。
【方向與潛力】
亟須突破高溫超導(dǎo)磁體等關(guān)鍵技術(shù)，提高等離子體的約束效率和穩(wěn)定性，助力實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)自持運(yùn)行加快推動工業(yè)示范。預(yù)計(jì)2050年前后可控核聚變將實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，有望推動人類社會逐漸擺脫對化石能源的依賴，進(jìn)入全新能源時代。
能源科技創(chuàng)新面臨三大挑戰(zhàn)
傳統(tǒng)油氣產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級
●勘探開發(fā)難度日益加大：萬米深度、納米尺度、百年跨度
●煉油化工亟須轉(zhuǎn)型升級：減油增特、減油增化、減油增材
新能源產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展
●間歇性和不穩(wěn)定性突出、儲能技術(shù)尚不完善、能量密度低等問題亟待解決
●可再生能源廢棄物激增，亟須提升資源回收與循環(huán)利用能力
數(shù)智化轉(zhuǎn)型深入推進(jìn)
●信息“孤島”問題
●數(shù)據(jù)治理問題
●工業(yè)軟件“卡脖子”問題
能源科技發(fā)展趨勢
●油氣技術(shù)“四極”發(fā)展趨勢日漸凸顯
向極宏觀拓展。油氣勘探開發(fā)正突破傳統(tǒng)區(qū)塊尺度限制，向更大空間范圍、更多能源類型、更高綜合效益方向拓展。超級盆地勘探開發(fā)實(shí)現(xiàn)了巨型-大型油氣田規(guī)?；l(fā)現(xiàn)與效益開發(fā)，突破了傳統(tǒng)單一區(qū)塊開發(fā)模式。多礦同采技術(shù)創(chuàng)新性地將常規(guī)油氣、致密油氣、頁巖油氣等多種能源統(tǒng)籌開發(fā)，降低了單位成本，提高了資源利用效率，開創(chuàng)了區(qū)域綜合開發(fā)新模式。立體開發(fā)技術(shù)通過地質(zhì)、工程、開發(fā)一體化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了多層系、多類型油氣藏的協(xié)同開發(fā)，大幅提升了采收率。
向極微觀深入。油氣技術(shù)正突破傳統(tǒng)物理手段局限，向分子納米尺度的精準(zhǔn)表征、量化評價(jià)和調(diào)控方向深入。DNA測序技術(shù)通過解析微生物DNA信息，實(shí)現(xiàn)了對儲層溫度、壓力、有機(jī)質(zhì)含量等特征的精確表征，為儲層評價(jià)提供了分子水平新方法。油藏精細(xì)描述技術(shù)實(shí)現(xiàn)了納米孔隙結(jié)構(gòu)與流體運(yùn)移規(guī)律的可視化表征，突破了傳統(tǒng)表征手段局限。納米驅(qū)油技術(shù)通過分子尺度設(shè)計(jì)與調(diào)控，顯著提升采收率，引領(lǐng)油氣開發(fā)邁入納米調(diào)控新階段。
向極端環(huán)境挺進(jìn)。油氣勘探開發(fā)正突破常規(guī)自然及地質(zhì)環(huán)境限制，向深地、深海、極地等極端條件挺進(jìn)。陸上油氣勘探深度已突破萬米大關(guān)（深地塔科1井），不斷刷新溫度（>200攝氏度）和壓力（> 230兆帕）紀(jì)錄。海洋油氣勘探開發(fā)不斷刷新水深紀(jì)錄（>3000米），向遠(yuǎn)海拓展。極地油氣勘探開發(fā)攻克冰區(qū)勘探、凍土鉆井、油氣集輸?shù)燃夹g(shù)難題，實(shí)現(xiàn)極寒環(huán)境安全高效開發(fā)。
向極綜合交叉發(fā)力。油氣技術(shù)正突破傳統(tǒng)專業(yè)分工邊界，向多學(xué)科交叉、全產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同和一體化方向發(fā)展?？碧介_發(fā)一體化技術(shù)實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、工程、開發(fā)等多專業(yè)數(shù)據(jù)共享與協(xié)同決策，顯著提升勘探成功率與開發(fā)效益。煉化一體化技術(shù)優(yōu)化資源配置與產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)全流程經(jīng)濟(jì)效益最大化。智能化綜合平臺融合人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)，構(gòu)建智能油田、智能煉廠等新模式，推動油氣全產(chǎn)業(yè)鏈智能升級。
●技術(shù)創(chuàng)新推動新能源產(chǎn)業(yè)向“四化”發(fā)展
多元化。能源種類多元化，開發(fā)利用多種可再生資源，如太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿?，有助于?shí)現(xiàn)多能互補(bǔ)，提高能源供應(yīng)的穩(wěn)定性和可持續(xù)性。技術(shù)路徑多元化，如制氫技術(shù)包括化石燃料制氫、工業(yè)副產(chǎn)氫、電解水制氫等，有利于因地制宜發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)。應(yīng)用場景多元化，包括電力、交通、工業(yè)等，有利于滿足不同領(lǐng)域需求，推動新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。
高效化。新能源領(lǐng)域在設(shè)計(jì)、材料、系統(tǒng)集成等方面實(shí)現(xiàn)了創(chuàng)新和突破，從而使能源轉(zhuǎn)換效率得到顯著提升。從傳統(tǒng)晶硅電池到如今的鈣鈦礦等新型電池，光電轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄不斷被刷新。晶硅鈣鈦礦疊層太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)34.6%，創(chuàng)世界紀(jì)錄，海上風(fēng)電機(jī)組最大單機(jī)容量達(dá)26兆瓦，全固態(tài)鋰硫電池能量密度超過600瓦時/千克。
規(guī)?；?。2024年全球新能源累計(jì)裝機(jī)規(guī)模預(yù)計(jì)達(dá)到46.43億千瓦，5年復(fù)合增速達(dá)8.94%。我國已具備完備的可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈，可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模全球最大、發(fā)展速度全球最快。截至2024年10月底，可再生能源發(fā)電裝機(jī)規(guī)模達(dá)到17.68億千瓦，占我國總裝機(jī)規(guī)模的55.4%。
低成本化。新能源技術(shù)快速發(fā)展、太陽能光電轉(zhuǎn)化效率持續(xù)提升、新能源發(fā)電規(guī)?？焖僭鲩L，推動新能源成本持續(xù)下降。2010年以來，我國陸上風(fēng)電和太陽能光伏發(fā)電成本分別下降70%和90%。
內(nèi)容源自《能源科技進(jìn)展與展望報(bào)告（2024）》
