世界能源科技发展趋势

能源是经济社会发展的基础，同时也是影响经济社会发展的主要因素。随着经济社会的发展，人们使用能源特别是化石能源越来越多，能源对经济社会发展的制约日益突出，对赖以生存的自然环境的影响也越来越大，而化石能源最终将消耗殆尽。因此，提高能源利用效率、调整能源结构、开发和利用可再生能源将是能源发展的必然选择。

过去100多年间，人类的能源利用经历了由薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代的演变，在能源利用总量不断增长的同时，能源结构也在不断变化（见图1、图2）。

2004年，欧洲联合研究中心（JRC）根据各种能源技术的发展潜力及其资源量，对未来100年的能源需求总量和结构变化做出预测（见图3）：可再生能源的比重将不断上升，于2020年、2030年、2040年、2050年和2100年将分别达到20%、30%、50%、62%和86%。其中，化石能源消耗总量将于2030年出现拐点，太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大。

图1 过去100多年能源结构变化

图2 过去100多年能源消费变化

图3 未来100年世界能源结构变化预测

纵观能源发展史和经济发展史，英国和美国先后抓住了由薪柴时代到煤炭时代、由煤炭时代再到油气时代能源变迁的历史机遇，并通过不断创新取得了显著的技术领先地位，促进了生产力的飞跃，推动了经济社会的快速发展。目前，世界能源发展已进入新一轮战略调整期，发达国家和新兴国家通过能源技术路线图的引导，纷纷制定能源发展战略，在大力开发可再生能源的同时，提高化石能源的开采和利用率，减少有害物质和温室气体排放，以实现低碳、清洁发展。

进入21世纪，随着世界经济由传统工业经济向知识经济转变，决定一个国家国际竞争力的关键因素在于其科研能力、创新水平以及与事者相关的能力建设。发达国家和主要新兴国家都特别重视能源科技在能源战略中的地位和作用，注重提高科技创新能力和促进科技成果的商业应用，并将建立国家创新体系作为一项优先任务。能源工业既是国民经济的基础产业，又是技术密集型产业，因此，能源科技创新体系在整个国家科技创新体系中占有十分重要的地位。

能源科技创新具有战略性、公共性、前瞻性和系统性等特点，需要持续高水平投入以及超前部署。投入大、重视基础研究以及政府投入比例高，是发达国家在能源科技创新中占据领先地位的重要因素。通过不断强化政府的战略主导作用，建设一流的实验室和研发基础设施，培育具有世界领先水平的科技人员，引导并激发企业技术创新动力，加强能源科技国际合作等一系列措施，发达国家形成了充满活力和竞争力的能源科技创新体系，抢占了当前能源技术的制高点，在核心技术的研发能力、知识产权等多个关键环节处于领先地位。

在煤炭开采和开发方面，矿井建设、露天开采和井工开采技术基本成熟，先进制造、自动控制、信息技术在煤炭生产中得到广泛应用。在煤层气开发利用方面，高、中高浓度煤层气利用技术已经成熟，低浓度煤层气利用技术处于研究和示范阶段。(www.xing528.com)

在油气勘探开发方面，复杂极造三维建模等技术得到广泛应用，地震地质数据采集技术向四维方向发展，处理、解释技术向叠前深度域方向发展；测井技术向三维成像测井方向发展，成像测井仪器向小型化、集成化和网络化方向发展；高含水油田共享地模、虚拟表征等技术发展迅速，低渗透油田超前注水压裂技术逐步配套完善，稠油及超稠油热采技术有了系列化发展；滩海和海上油田开发技术向平台一体化、作业智能化、设备高可靠方向发展。

在加工与转化方面，煤气化技术朝着大型化、高适应性、低污染、易净化方向发展。石油加工更加高效、清洁并向化工领域延伸，原油劣质化促进炼油技术进一步向集成化、精细化方向发展；车用燃料向超低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值方向发展。在油气储运方面，天然气管道输送向高压、大口径及网络化方向发展，液化天然气技术已成为长途运输和储备的重要手段。

在火力发电方面，超超临界机组向更高参数（35MPa，700℃）方向发展；燃气轮机向更高初温（1500℃）方向发展；以煤气化为基础的IGCC和多联产以及煤气化-燃料电池-燃气-蒸汽联合循环等高效、清洁的发电技术得到快速发展。在环保和减排方面，除尘、脱硫、脱硝和CO₂捕集技术向多元化、集成化方向发展。

在水力发电方面，已投入运行的常规水电机组和抽水蓄能机组最大单机容量分别达到700MW和450MW，水力发电机组正向高效、大容量方向发展，主要坝型建设高度达到200～300m。在水电开发研究中，工程安全、河流的生态环境保护以及工程防洪、供水、灌溉及航运等综合利用都得到了高度重视。

在输配电方面，通过采用新技术对已有电网进行完善和技术升级并利用先进的新型输电和智能化技术，提高能源利用效率和电网安全稳定水平。以能源梯级利用为特征的分布式电源改变了集中式发电和大规模传输的传统模式。超导和灵活输电、大规模储能等技术已成为优先发展方向；智能电网技术发展迅速，为改善电网运营的安全性、可靠性和经济性，提高可再生能源利用率奠定了基础。

在核能发电方面，为了应对特大自然灾害及突发意外情况并提高核电安全性，三代压水反应堆技术向非能动安全以及采取严重事故预防与缓解措施等方向发展。四代核电技术向固有安全和经济性、减少废物量、防止核扩散、提高核燃料循环利用率等方向发展。乏燃料的后处理和利用，以及核废料的处理处置等技术也越来越受到重视。

在风力发电方面，风电机组朝着大型化、高效率的方向发展。已运行的风电机组单机最大容量达到7MW，正在研制10MW以上风电机组；海上风电已解决机组安装、电力传输、机组防腐蚀等技术难题。

在太阳能发电方面，太阳能利用向采集、存储、利用的一体化方向发展。光伏并网逆变器单机最大容量超过1MW，光伏自动向日跟踪装置已大量应用；以光伏发电产生动力的太阳能飞机已成功实现昼夜飞行；太阳能热发电则以大规模吸热和储热作为关键技术。

在生物质能应用方面，生物质发电技术向与高附加值生物质资源利用相结合的多联产方向发展；混烧生物质比例达到20%的600MW级发电机组已成功应用；生物燃气技术向多元原料共发酵方向发展；直燃热利用向高品质生物燃气产品发展；燃料乙醇技术向原料多元化发展；生物柴油技术向以产油微藻及燃料油植物资源为原料的方向发展。