能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的不可缺少的生產(chǎn)要素和物質(zhì)基礎。當前我國正處在工業(yè)化過程中,能源科技的發(fā)展將強有力的支撐國家能源安全。我國已成為世界能源生產(chǎn)和消費大國,預測2020年中國一次能源的需求為29億tce,有可能繼續(xù)實現(xiàn)能源翻一番,GDP翻兩番。根據(jù)我國資源情況及國內(nèi)外形勢,筆者提出“節(jié)能優(yōu)先,以煤為主,保障安全,多元發(fā)展”的可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略。能源科技發(fā)展的思路主要包括:要堅決貫徹節(jié)能優(yōu)先的方針,加強煤炭的清潔、高效開發(fā)與利用研究,加強以油氣為主的能源安全保障體系研究,實施多元化科技發(fā)展戰(zhàn)略。據(jù)此戰(zhàn)略思路,最后筆者嘗試性的提出能源科技方面重點研究方向。
能源是國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的不可缺少的生產(chǎn)要素和物質(zhì)基礎。19世紀煤炭和蒸汽機火車引發(fā)了歐洲的工業(yè)革命;20世紀石油和內(nèi)燃機汽車促成了美國的經(jīng)濟騰飛。當前我國經(jīng)濟增長,伴隨著能源需求的急劇上升。我國正處在工業(yè)化過程中,能源科技的發(fā)展將強有力的支撐國家能源安全,保障以低成本全面建設小康社會。
1能源的現(xiàn)狀、需求及能源科技與世界的差距
1.1能源生產(chǎn)和消費現(xiàn)狀
我國已成為世界能源生產(chǎn)和消費大國,我國煤產(chǎn)量居世界第一位,發(fā)電量居世界第二位,石油產(chǎn)量居世界第五位;一次能源消費量居世界第二位,一次能源生產(chǎn)量居世界第二位。建國以來,國內(nèi)能源消費快速增長。2003年,全國一次能源消費量為16.8億tce,其中煤炭占67.1%,石油22.7%,天然氣2.8%,可再生能源占7.3%。2004年我國發(fā)電裝機容量4.41億kW,發(fā)電量21870億kWh,居世界第二位;總發(fā)電量中,水電發(fā)電量2280億kWh,居世界第四位。工業(yè)化國家能源消費結(jié)構已經(jīng)歷了由早期以煤炭為主,轉(zhuǎn)到目前以石油、天然氣等優(yōu)質(zhì)能源為主的過程,而我國仍然以煤炭為主。我國煤炭在一次能源生產(chǎn)總量中的比例一直在70%–75%之間,雖然1999–2001年間略有下滑,但2003年又升至74%。
中國常規(guī)商品能源資源占世界總量的10.7%,水能資源居世界第1位,煤居第3位,石油第12位,天然氣第22位。但由于我國人口眾多,人均能源可采儲量遠低于世界平均水平,2004年人均石油可采儲量只有2.6t,人均天然氣可采儲量1074m3,人均煤炭可采儲量90t,分別為世界平均值的11.1%、4.3%和55.4%。
1.2低成本全面建設小康社會的能源需求分析
本世紀的頭20年是中國經(jīng)濟社會發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期,到2020年中國實現(xiàn)經(jīng)濟翻兩番。根據(jù)國際經(jīng)驗,這一時期是實現(xiàn)工業(yè)化的關鍵時期。大部分發(fā)達國家在此期間經(jīng)歷了人均能源、資源消費量增長較快(尤其在人均GDP在3000美元左右)和能源、資源結(jié)構快速變化的過程。
如采取正確的能源戰(zhàn)略、相關的政策措施和積極推動科技進步,努力調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構,未來20年中國的能源需求將有可能保持相對較低的增長速度。到2020年中國一次能源的需求均值為29億tce,是2000年的2.2倍。這就意味著中國還有可能繼續(xù)實現(xiàn)能源翻一番,GDP翻兩番。
根據(jù)專家預測,2020年石油需求量4.5億t,國內(nèi)可供量1.8-2.0億t,屆時石油的對外依存度將超過60%,石油供應安全凸現(xiàn)。2020年天然氣需求總量要達到2100億m3,進口量為900億m3,進口依存度為44%左右。大規(guī)模長距離天然氣輸送管道和液化天然氣海上輸送安全不可輕視。2020年中國9億kW超大容量的全國聯(lián)網(wǎng),電網(wǎng)調(diào)度和穩(wěn)定運行是重大問題。我國煤炭資源雖然豐富,但精查儲量少,可供建井儲量不足,2020年前至少要新增產(chǎn)能7-10億t,處理不好,會重新出現(xiàn)煤炭供應緊張。
隨著人民生活水平的提高;和消費結(jié)構的升級,能源的需求結(jié)構將發(fā)生重要變化,尤其是交通部門、建筑物的能源需求增長率將高于同期全社會和工業(yè)部門的增長速度,為此,必須高度重視這些快速增長的用能部門的能源供應和能效提高。
1.3世界能源科技發(fā)展趨勢及我國與世界的差距
未來20年世界范圍內(nèi)化石燃料仍占世界一次能源消費的80%,其中以油氣優(yōu)質(zhì)燃料為主導,一次能源轉(zhuǎn)換成電能的比重不斷提高。綜合專家觀點和各種文獻分析,世界能源科技發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)為以下六個方面:(1)化石燃料的高效開發(fā)、清潔利用;(2)可再生能源飛速發(fā)展;(3)核能出現(xiàn)復蘇跡象;(4)CO2近零排放的煤炭利用的新方向;(5)氫能作為未來清潔能源開始引起注意;(6)電網(wǎng)安全和可靠保障引起重視
我國能源開發(fā)和利用技術已具備一定基礎,并形成了相當規(guī)模的產(chǎn)業(yè)。但是我國主體能源技術落后:煤炭、石油、電力先進的大型技術裝備仍依靠引進,國內(nèi)技術研究開發(fā)和制造能力嚴重落后需求;我國至今尚不具備設計制造大型燃氣輪機的能力;沒有掌握設計大容量、高效率氣化爐的技術;尚沒有一座煤氣化聯(lián)合循環(huán)電站;在煤炭液化的工程放大、反應器技術方面與國外相比存在差距;高壓直流輸電和可控串補等一些電網(wǎng)發(fā)展所必須的重要設備尚不能獨立制造。
我國在基礎研究、重點基礎研究(973)、國家高技術計劃(863)、國家攻關計劃等不同層次對能源科技研究與發(fā)展進行了部署。但是,與國際能源科技先進水平相比,我國還存在重大差距,主要表現(xiàn)為:(1)能源科研基礎設施薄弱;(2)系統(tǒng)化、工程化、產(chǎn)業(yè)化水平低,難以形成產(chǎn)業(yè)鏈;(3)創(chuàng)新能力不足,難以形成創(chuàng)新價值鏈。
2能源戰(zhàn)略發(fā)展思路及能源科技發(fā)展目標
我國人均占有資源不足,隨著經(jīng)濟快速增長,面臨著能源、資源供需矛盾突出、利用效率低下和環(huán)境污染嚴重三大矛盾。為了經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、社會全面進步、資源合理利用、環(huán)境不斷改善,必須走新型工業(yè)化道路,建立資源節(jié)約型社會、實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。
根據(jù)我國資源情況及國內(nèi)外形勢,筆者提出“節(jié)能優(yōu)先,以煤為主,保障安全,多元發(fā)展”的可持續(xù)發(fā)展能源戰(zhàn)略,力爭實現(xiàn)GDP翻兩番、能源翻一番的戰(zhàn)略目標。
為實現(xiàn)上述目標,提出如下能源科技發(fā)展思路。
2.1要堅決貫徹節(jié)能優(yōu)先的方針
節(jié)能要依靠產(chǎn)業(yè)結(jié)構調(diào)整和產(chǎn)品升級,提高能源利用效益,還要依靠科學技術進步,強化節(jié)能和提高能效。工業(yè)部門能耗對能源總需求起著支配性作用、建筑和交通用能將成為能源需求增長的主要因素,要把工業(yè)、建筑和交通作為節(jié)能和提高能效的重點。大力開展節(jié)能共性關鍵技術的研發(fā)與應用推廣,并將節(jié)能與環(huán)保結(jié)合起來,提供系統(tǒng)解決方案。
2.2加強煤炭的清潔、高效開發(fā)與利用研究
我國資源特點決定了以煤為主的能源結(jié)構在相當長時間內(nèi)不會改變。必須依靠科技進步,提高煤炭資源的勘探力度和生產(chǎn)的集中度,擴大新增煤炭產(chǎn)量;發(fā)展大容量高效低污染煤炭直接燃料發(fā)電技術;從長遠看,要把發(fā)展以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術作為戰(zhàn)略選擇,力爭走出一條具有中國特色的清潔、高效的開發(fā)與利用道路。
2.3加強以油氣為主的能源安全保障體系研究
能源安全是關系國家安全的重要戰(zhàn)略問題,能源安全主要是石油安全問題。要采取綜合對策建立石油安全保障體系,包括:加強勘探開發(fā)、戰(zhàn)略儲備、備用產(chǎn)能、替代能源、預警機制等。要通過科技進步,加強國內(nèi)油氣資源勘探和開發(fā),發(fā)展節(jié)油和油氣替代技術,開發(fā)利用燃料電池汽車等。此外,電網(wǎng)安全是國家能源安全的重要方面,必須加強電力輸配及電網(wǎng)運行安全技術的研究。
2.4實施多元化科技發(fā)展戰(zhàn)略
核能是可以大規(guī)模替代化石燃料的清潔能源,是實現(xiàn)我國能源供應多元化的重要組成部分。我國應加速發(fā)展核能,力爭在2020年使核能裝機容量達l4000萬kW,在2030年以后使核電占我國總發(fā)電量的比例達到目前世界16%的平均水平,實現(xiàn)成為“核電大國”的目標。核電發(fā)展要采用先進核電技術,通過自主研究開發(fā)與引進國外先進核電技術,掌握第三代先進壓水堆,以此作為我國核電發(fā)展的主力堆型。同時,研究開發(fā)以提高核電站的安全性和經(jīng)濟性、核廢物最少化為主要目標的第四代核能技術。
可再生能源和新能源是我國能源多元化發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分。以降低成本、提高能效、因地制宜、多樣化利用為發(fā)展思路,重點發(fā)展生物質(zhì)能發(fā)電和轉(zhuǎn)化技術,風力發(fā)電技術,太陽能光電和光熱利用技術等。氫能是國際上新一代能源研究的熱點,應開展氫能的制備和儲運技術,以及氫燃料電池技術的研究。它是我國有可能實現(xiàn)能源技術跨越式發(fā)展的重要領域。
3重點研究方向及建議
根據(jù)以上戰(zhàn)略思路,能源科技方面,筆者嘗試性的提出重點研究方向。
3.1節(jié)能和能源效率的提高
實施節(jié)能優(yōu)先,科技為本,政府引導,市場推動的發(fā)展戰(zhàn)略,大力推行提高能源利用效率和資源綜合利用技術,對能源生產(chǎn)、輸送、加工、轉(zhuǎn)換和利用的全過程實行節(jié)能管理。使主要產(chǎn)品能耗達到國際先進水平。為實現(xiàn)能源翻一番保經(jīng)濟翻兩番,建設節(jié)能型社會和可持續(xù)發(fā)展目標提供技術支持。
在2010年前,堅持自主開發(fā)與技術引進相結(jié)合的路線,首選!能耗大且節(jié)能潛力大的工業(yè)、建筑和交通等主要耗能領域,大力;推廣現(xiàn)有成熟、先進的節(jié)能技術,解決節(jié)能設備和產(chǎn)品的經(jīng)濟實用、高可靠性、大批量生產(chǎn)的工藝和技術問題,實現(xiàn)跨越式發(fā)展,通過大規(guī)模應用達到普遍的節(jié)能;2010年后,大力發(fā)展節(jié)能高新技術,在新型能源使用及轉(zhuǎn)換技術、可再生能源技術、高效節(jié)能技術及產(chǎn)品等方面取得突破,大幅度挖掘節(jié)煤、節(jié)油和節(jié)電潛力。
主要任務有:
(1)高耗能產(chǎn)業(yè)的節(jié)能降耗新工藝、關鍵技術及設備。大容量、高參數(shù)、高效率的常規(guī)燃煤機組,高效輸配電系統(tǒng),聯(lián)合循環(huán)發(fā)電和熱電聯(lián)產(chǎn)等能源梯級利用技術,連鑄連軋工藝和余熱回收、工業(yè)窯爐高效燃燒等技術。
(2)建筑節(jié)能技術。開發(fā)和推廣新型建材和建筑節(jié)能綜合技術,包括高效節(jié)能建筑新材料、外墻外保溫技術、高效保溫門窗和熱反射保溫隔熱技術、先進冷暖空調(diào)系統(tǒng)及設備等。采用地源熱泵技術、被動式太陽房技術的生態(tài)建筑。
(3)交通節(jié)能新技術。推廣節(jié)油新技術,發(fā)展先進節(jié)能內(nèi)燃機技術(動力的柴油機化、新型燃燒系統(tǒng)和電子控制技術)、混合動力、車身輕量化技術(輕質(zhì)材料、優(yōu)化設計)。
(4)電力電子技術和調(diào)速電機節(jié)能技術。研發(fā)高電壓大容量變流元件、裝置、技術和新型電機驅(qū)動系統(tǒng),為電機節(jié)能和電力系統(tǒng)節(jié)能提供關鍵技術和裝備,開發(fā)和推廣高效照明新光源和家用電器節(jié)能。
(5)高效熱交換器和熱系統(tǒng)的節(jié)能技術。開發(fā)多縱向渦強化技術,流體誘導振動技術,膜分離強化技術等能量傳遞強化技術。研究開發(fā)高效熱交換器,膜分離器,節(jié)能新風空調(diào)系統(tǒng)等高能效通用換能器。高效制冷壓縮機、高效加熱等。
(6)資源的綜合利用。發(fā)展和推廣能源的綜合利用技術,廢物回收利用技術,用能需求側(cè)管理與過程優(yōu)化控制技術。
(7)制定和貫徹節(jié)能標準,建設節(jié)能信息監(jiān)測系統(tǒng)。
3.2煤的經(jīng)濟、高效、清潔開發(fā)利用技術
煤炭是我國主要的能源資源,也是保證我國能源穩(wěn)定可靠供應以及可持續(xù)發(fā)展的基礎。
在煤炭開發(fā)方面,一方面面臨可供建井的資源精查儲量不足;另一方面,也面臨著生產(chǎn)水平低、安全性差、產(chǎn)能不足而無法保證供給的風險。因此,必須依靠科技,實施高精度勘探和合理高效、與環(huán)境友好的開發(fā)戰(zhàn)略。
在煤炭利用方面,主要矛盾在于:總量大而利用效率低;污染嚴重,無法滿足可持續(xù)發(fā)展要求。必須發(fā)展大容量、高效、低污染的煤炭燃燒新技術,同時,必須部署和重點研究以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)技術。
具體的可以分為以下六個方面:
(1)深部地層煤炭資源開發(fā)技術。我國埋藏深度在1000–2000m的煤炭儲量約占總儲量的53.2%,目前我國已有多處礦井深度達到1000m,因此,解決好深井建設和開采安全將是深部礦井有效開采的關鍵。應加強深部聚煤盆地成煤理論、煤田構造規(guī)律研究,開發(fā)快速、經(jīng)濟的煤炭資源高精度勘探技術,保障資源總量和可供建井、開采的精查儲量的勘探;研究開發(fā)深厚沖積層千米深井建設特殊施工技術,確保大型礦井和煤炭基地開發(fā)建設;研究開發(fā)適應深部嚴酷環(huán)境條件的煤炭高效安全開采工藝技術。
(2)大型礦井煤炭高效開采和洗選加工技術及配套裝備。研究開發(fā)具有機電一體化、自動化性能的高能力綜合機械化采煤技術裝備、煤礦快速掘進與支護技術裝備、具有自動化控制的提升和運輸裝備,以滿足大型礦井高產(chǎn)高效生產(chǎn)發(fā)展的需求;設計研制大型選煤廠自動化洗選成套設備及生產(chǎn)過程自動化控制系統(tǒng);開發(fā)難選煤、高硫煤選煤設備;開發(fā)煤炭井工開采自動化技術和全礦區(qū)信息網(wǎng)絡監(jiān)測監(jiān)控及調(diào)度管理技術。
(3)煤炭資源環(huán)境友好開采技術。研究開發(fā)低滲透率的煤層氣開采技術,研制鉆井完井、采氣和集氣處理等關鍵技術裝備;探索煤層開采引起的巖層及地表移動規(guī)律,研究可控損害的采煤技術和工藝,提高資源回收率;開發(fā)礦井水資源化處理技術和煤矸石綜合利用技術,實現(xiàn)煤炭資源開發(fā)與環(huán)境友好協(xié)調(diào)發(fā)展。
(4)高效潔凈火力發(fā)電技術。超臨界和先進超臨界機組、大型循環(huán)流化床鍋爐、大型空冷機組的設計、制造、成套技術;煙氣污染控制技術;火電機組先進控制、故障診斷、計算機仿真技術。
(5)燃氣輪機及聯(lián)合循環(huán)技術。通過消化吸收引進技術,在2015年左右自行研發(fā)有自主知識產(chǎn)權的先進重型燃氣輪機,具備自主設計能力;開展整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(IGCC)示范;發(fā)展分布式供能系統(tǒng)。
(6)中國新一代潔凈煤技術綜合發(fā)展計劃(Poly Gen Program)。該計劃是全面帶動我國潔凈煤利用的關鍵技術,形成具有自主知識產(chǎn)權和核心創(chuàng)新能力的基礎技術體系,走出一條具有中國特色煤炭清潔、高效開發(fā)與利用的道路。具體內(nèi)容包括研究和開發(fā)大規(guī)模煤氣化技術,分離和凈化技術,先進燃氣輪機技術,煤炭合成油、醇、醚、氫技術,多聯(lián)產(chǎn)工廠設計和集成技術,多聯(lián)產(chǎn)工廠虛擬仿真技術等,并在2020年前建成若干個大規(guī)模的以煤氣化為基礎的多聯(lián)產(chǎn)示范工程,為以后的大規(guī)模推廣奠定基礎。
3.3保障油氣供應安全,加強石油天然氣勘探開發(fā)技術
我國石油需求將大幅上升,而產(chǎn)量增長緩慢,對外依存度日益增大,需要開發(fā)油氣勘探新技術,發(fā)現(xiàn)更多的油氣資源儲備,為保障石油安全提供支撐。主要有以下三項:
(1)實施科學探索井工程,用新理論新技術探索油氣的新領域。國內(nèi)石油資源整體探明程度低,尚有一定潛力。新區(qū)新領域的展開是石油工業(yè)發(fā)展和儲量增長的關鍵。中國石油工業(yè)的不斷發(fā)展和油氣儲量的增長,每個時期都是同新區(qū)新領域的戰(zhàn)略展開分不開的,沒有新區(qū)新領域的展開就不會有新的含油氣區(qū)帶的發(fā)現(xiàn),這樣就會失去新的戰(zhàn)略接替區(qū)和新的勘探目標,勘探工作的發(fā)展就會停滯不前??茖W探索井是通過地質(zhì)綜合研究和物探技術攻關確定有利的有可能獲得戰(zhàn)略性突破的地區(qū),并對該區(qū)作出綜合評價,將綜合研究、地質(zhì)理論創(chuàng)新、科技攻關、科學探索突破和遠景評價等作為一體化的系統(tǒng)工程,經(jīng)過鉆井、錄井、測井、測試等最新技術的應用和多工種協(xié)同作戰(zhàn),有科學依據(jù)地開展風險探索,以發(fā)現(xiàn)大型油氣田為目標,理論與實踐相結(jié)合,不斷推動新領域的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展,促進儲量的增長,進而加速石油工業(yè)的發(fā)展。90年代,這一工程的實施發(fā)現(xiàn)了陜北氣田和吐哈油田,從理論和技術上大大促進了勘探進程,有必要繼續(xù)堅持。
(2)油田開發(fā)技術。經(jīng)過四、五十年的開發(fā)歷程,大慶、勝利、遼河等油區(qū)的主要注水老油田,都已進入了開發(fā)后期,其綜合含水已達到80%以上,有的甚至高達90%,以致開采成本增加,產(chǎn)量下降,包括大慶油田在內(nèi)的已開發(fā)油田已面臨產(chǎn)量總遞減的形勢。另一方面,雖然經(jīng)過多方努力采取各種強化的增產(chǎn)挖潛措施,依靠注水這種技術其石油最終采收率也只能達到33.4%,單純依靠注水開發(fā)這項技術已難以滿足石油工業(yè)發(fā)展的需要,必須盡快研究各種提高石油采收率的高新技術,并將其產(chǎn)業(yè)化,以提高已探明儲量的資源利用率。
(3)非常規(guī)油氣資源的勘探開發(fā)技術,及油砂、油頁巖等遠景資源利用的技術儲備。
3.4先進核能技術
我國核電發(fā)展技術路線是通過自主研究開發(fā)與引進國外先進核能技術,掌握第三代先進壓水堆,以此作為我國核電發(fā)展主力堆型。同時組織力量通過自主創(chuàng)新,研究與開發(fā)以提高核電站的安全性、經(jīng)濟性、核廢物最少化為主要目標的第四代核能技術。
主要任務有:
(1)第三代先進壓水堆核電技術。通過自主研究開發(fā)與引進吸收國外先進核能技術,設計安全、經(jīng)濟、環(huán)保型的第三代核電機組,形成系列化、標準化,在“十一五”期間,建設一套當時最先進的百萬千瓦級壓水堆示范核電機組。
(2)新一代先進水堆核電技術。研究開發(fā)一體化壓水堆和超臨界水堆核電技術。力爭在2020年左右建成工業(yè)規(guī)模的一體化原型壓水堆核電站。
(3)超高溫氣冷堆核電技術。超高溫氣冷堆采用模塊化技術,用于核能發(fā)電和制氫。2010年前建成一座十萬千瓦級高溫氣冷堆示范性電站。開展高溫氣冷堆制氫堆外實驗回路研究,以及反應堆和制氫裝置耦合技術研究,2010年前建成與10MW高溫氣冷實驗堆相耦合的制氫裝置。
(4)快中子增殖堆的核電技術。利用試驗快堆進行鈉設備考驗,MOX混合燃料研制、錒系核素和長壽命裂變產(chǎn)物嬗變研究。開展原型快堆核電站關鍵技術和工程設計研究,爭取在2020年前建成原型快堆核電站。
(5)先進的核燃料循環(huán)技術。開展與PUREX流程合理銜接的高放廢液分離技術研究,進行高放廢液分離擴大熱試驗,研發(fā)新的全分離后處理流程。在2010年建設中試廠。
3.5先進可靠的電力輸配系統(tǒng)
為實現(xiàn)“西電東送、全國聯(lián)網(wǎng)”的電力系統(tǒng)發(fā)展目標提供必要的技術保證,支持建成先進可靠的國家電力輸配系統(tǒng),滿足各種電源電力輸出和用戶對電力供應優(yōu)質(zhì)、低價的需要。
研究采用當今國內(nèi)外先進技術和設備,解決電力輸配系統(tǒng)發(fā)展和運行中的重大關鍵性技術問題,通過試驗或示范工程加以推廣應用;加強前瞻性技術的研究和開發(fā),并組織聯(lián)合攻關,提升科技創(chuàng)新能力和國際競爭力,為持續(xù)發(fā)展奠定基礎。
到2020年時,使我國輸配電技術總體達到國際先進水平,其中電力系統(tǒng)調(diào)度自動化、控制保護、仿真分析等技術達到國際領先水平。
(1)超大容量遠距離輸電技術。研究開發(fā):±600kV-±750kV高壓直流輸電技術,提高交流500kV線路輸電能力的綜合技術,交流500kV以上等級高電壓輸電技術,大容量和新一代電力電子技術在電力系統(tǒng)中的應用,超導輸電技術,新型合成材料在輸電工程中的應用等,通過試驗或示范工程予以實現(xiàn),以滿足我國西電東送1億kW的要求。
(2)超大規(guī)?;ヂ?lián)電網(wǎng)安全保障和防御體系。研究開發(fā):防止大電力系統(tǒng)穩(wěn)定破壞和連鎖性故障發(fā)生的技術,基于廣域相量測量技術的大電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng),大規(guī)模電網(wǎng)互聯(lián)的仿真分析技術和手段,電網(wǎng)調(diào)度自動化、控制保護、通信信息系統(tǒng)技術等,為建立國家級電網(wǎng)安全保障和防御體系提供理論基礎和關鍵技術,以保障大規(guī)?;ヂ?lián)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行,提高電力供應的可靠性,滿足電力資源的優(yōu)化配置、電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和電力市場等要求。
3.6可再生能源規(guī)?;眉夹g
以降低成本、提高效率、因地制宜、多樣化利用為發(fā)展思路,研究開發(fā)可再生能源規(guī)?;眉夹g,重點突破可再生能源發(fā)電技術、生物質(zhì)液體燃料轉(zhuǎn)化技術和太陽能建筑一體化技術,對我國多元化能源結(jié)構和社會可持續(xù)發(fā)展發(fā)揮重要作用,尤其對保障農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和解決邊遠地區(qū)供電具有重要意義。力爭到2020年,可再生能源發(fā)電的裝機總?cè)萘窟_到1.16億kW,其中小水電8000萬kW、風電:2000萬kW、生物質(zhì)發(fā)電1500萬kW,光伏發(fā)電100萬kW。另外,用可再生能源生產(chǎn)液體燃料1500萬t。
(1)大型風力發(fā)電技術。開發(fā)兆瓦級變槳距變轉(zhuǎn)速風電機組技術,以及雙饋異步和低速同步;(無齒輪箱)發(fā)電機兩種類型風!電機組技術。研究海上風電機組;基礎結(jié)構,耐腐蝕性能,海上輸電系統(tǒng)。開展海上風電場示范。
(2)生物質(zhì)發(fā)電和液體燃;料轉(zhuǎn)化技術。研發(fā)生物質(zhì)熱解氣化,纖維素類原料制燃料乙醇,生物質(zhì)直接或間接液化合成醇、醚、油,植物油改性燃料油,生物質(zhì)制氫,以及城市垃圾綜合利;用等技術。
(3)生物質(zhì)綜合利用系統(tǒng)。研發(fā)能源作物種植、高效氣化發(fā)電系統(tǒng)和液體燃料轉(zhuǎn)化系統(tǒng)一體化工程。關鍵技術有:能源植物種植及生態(tài)環(huán)境安全,生物質(zhì)/煤混合發(fā)電,低熱值燃氣燃燒技術和發(fā)電設備。
(4)高性價比太陽能電池。薄膜式、疊層式和其它新式太陽電池。電池材料的國產(chǎn)化和新穎電池材料。先進制造工藝。制造和測試設備的國產(chǎn)化。
(5)太陽能綜合利用技術。太陽能建筑一體化??臻g光伏發(fā)電,太陽能熱發(fā)電,大型并網(wǎng)發(fā)電安全技術。太陽能制氫。
(6)可再生能源技術的拓展。小水電機組新技術和電站自動化系統(tǒng)。海洋能獨立發(fā)電與制淡水系統(tǒng)。太陽能與半導體照明。新一代地熱利用技術。
3.7氫能與燃料電池
21世紀,以氫能和燃料電池為基礎的氫能經(jīng)濟有望成為人類可持續(xù)發(fā)展的理想選擇。面向本世紀中葉將實現(xiàn)氫能經(jīng)濟的遠景,2020年之前將以技術的全面突破和產(chǎn)業(yè)的重點發(fā)展為目標,分階段推進我國氫能和燃料電池技術發(fā)展進程。
2008年前,以PEM燃料電池及其車用動力系統(tǒng)為主攻方向,通過技術研發(fā)與商業(yè)化示范考核,建立技術平臺,形成主流技術;2015,形成氫能燃料電池動力系統(tǒng)的成熟、成套技術,在主要應用領域具備與傳統(tǒng)技術的商業(yè)競爭力;2020年,實現(xiàn)若干重點城市和多個重點領域大規(guī)?;虡I(yè)應用,并實現(xiàn)新一代制氫、儲氫技術的商業(yè)示范。
主要任務有:
(1)制氫、儲氫技術。發(fā)展小型高效天然氣制氫;發(fā)展大規(guī)模煤氣化制氫技術;研究核能和可再生能源制氫技術;開展輕質(zhì)超高壓儲氫瓶、新型高容量金屬氫化物、碳納米管等儲氫技術的基礎研究和技術開發(fā);實施重點城市供氫網(wǎng)系統(tǒng)示范工程。
(2)燃料電池技術。開展新型電催化劑、電解質(zhì)膜等重要材料以及電極、雙極板等關鍵部件的基礎研究和工程開發(fā);發(fā)展燃料電池堆、燃料電池輔助裝置、燃料電池發(fā)動機等系統(tǒng)集成技術及其產(chǎn)業(yè)化體系。
(3)氫能燃料電池動力系統(tǒng)技術。研發(fā)應用于交通、電力、通訊和國防等領域的氫能燃料電池系統(tǒng)。
(4)國家氫能技術標準體系。