进入2021年秋季，天然气一跃成为2021年年内涨幅最大的大宗商品。商场数据显示，在2020年里，亚洲的液化天然气价格暴升近600%;欧洲天然气涨幅更为惊人，世界动力局势正在发生深刻改变，高度活跃的技能立异推动了动力开发运用方法革新。各国从动力战略高度拟定动力技能规划，推动动力低碳化和绿色可持续化展开。持续跟踪全球动力范畴颠覆性技能展开趋势，及时把握动力技能前沿、展开和展开态势，剖析动力技能立异布局，对描绘我国动力展开蓝图、拟定技能展开途径具有重要学习含义。

    一、首要国家/区域动力技能展开战略与方针

    为应对全球气候改变和确保动力安全，许多国家/区域开端寻求向低碳展开形式改变，拟定相应的展开战略、行动方案和方针办法。可再生动力和清洁动力技能成为首要展开方向，除了布置氢能、核能等技能外，节能和储能技能也备受重视。欧盟、英美等在低碳范畴活跃立异、探究前沿技能，以此来抢占未来低碳经济科技制高点。

    欧盟：重视碳减排，大力展开可再生动力技能

    一向以来，欧盟致力于引领世界低碳动力技能的展开，其绿色技能工业抢先全球，也是首要先进动力技能输出区域之一。为坚持欧盟区域的动力技能位置，激起更大潜力，欧盟相继发布落实2030年碳减排方针的一系列办法。2020年11月，欧盟首份约束甲烷排放的纲要性草案——《欧盟甲烷战略》将动力、农业和抛弃物处理列为甲烷减排的要点对象，特别偏重动力范畴甲烷的排放和泄漏问题。2021年7月，欧盟委员会就应对气候改变提出了名为“Fitfor55”的一揽子提案，旨在将其净零排放气候方针转化为详细行动。提案触及气候、动力、交通运送、税收等多个方面，估计这些方针组合将引发欧盟动力、交通等许多职业的严重革新。

    2020年末，欧盟委员会发布《海上可再生动力战略》，提出了欧盟海上可再生动力的中、长时间展开方针。为助力欧盟完成2050年碳中和方针，该战略提出到2030年海优势电装机容量从当时的12吉瓦进步至60吉瓦以上，到2050年进一步进步到300吉瓦，并布置40吉瓦的海洋能及其他新式技能(如起浮式海优势电和太阳能)作为补充。欧盟将向海优势能出资近8000亿欧元，约三分之二用于电网根底设备制作，另三分之一用于发电设备制作。此外，欧盟还将支撑海优势电全工业链制作，在推动零部件出产制作工业的一起，也推动岸上港口根底设备的制作。

    2021年7月，欧盟委员会在“立异基金”赞助框架下投入1.22亿欧元，支撑推动低碳动力技能商业化展开。其间1.18亿欧元用于赞助14个成员国的32个低碳技能小型立异项目，支撑动力密集型工业脱碳、氢能、储能、碳捕集和可再生动力等范畴立异技能的敏捷布置，触及职业包含炼油、钢铁、造纸、玻璃、食物、电力、交通等。别的440万欧元将支撑10个成员国的15个技能老练度较低的低碳项目，包含可再生动力、绿氢出产、零碳交通、储能、碳捕集等，旨在推动其技能老练以便在未来取得“立异基金”的进一步支撑。此外，欧盟委员会依据欧盟国家帮忙规则同意了法国支撑可再生电力出产的帮忙方案。该方案将在2021年至2026年期间帮忙可再生动力装机容量共计34吉瓦，包含水电、陆优势电、地面太阳能、修建屋顶太阳能、立异太阳能、发电自用太阳能和技能中性可再生动力在内的七类动力项目。该办法的总预算约为305亿欧元。

    英国：打造零碳动力系统，聚集核能减碳

    2021年4月，英国宣告了更为激进的气候方针，即到2035年，将英国的二氧化碳排放量在1990年根底上削减78%，比原方案提早了近15年，此举将确保其对气候改变的贡献，并与《巴黎协定》的温度方针坚持一致，将全球变暖约束在2摄氏度以下，并朝着1.5摄氏度尽力。在英国的零碳愿景中，核电作为一种低碳动力，将在动力系统中占有重要位置。

    2021年，英国针对核能减碳、核能制氢、动力安全等问题相继发布多份陈述，聚集核能在减碳方面的要害作用。英国国家核实验室最新发布的《英国动力系统建模陈述》指出，从发电视点，将核能排除在动力组合之外会导致电网容量大幅添加，造成发电与输电本钱上升;从氢能视点，核能制氢是一种现在罕见的高产值、低本钱和低碳制氢技能路途;从区域供热视点，当小型模块化轻水反响堆等大规划布置在城市时，核能供热是一种非常具有本钱效益的挑选。英国核能部分协议立异小组在《解锁英国核能制氢经济以支撑净零排放》陈述中也提出了一系列核能制备零碳氢的主张，指出需求激活整个核能制氢工业链;为更广泛的需求侧技能立异供给支撑;加速核能制氢技能的布置;拟定全面选址战略，以确保推动核能升级;确保相关技能在商业化进程中能够取得融资。8月，英国商业、动力与工业战略部发布“下一代核电反响堆”方案，其间提出将出资1.7亿英镑用于研讨“先进模块堆”演示方案，力求未来十年内将最新核电技能投入运用，并运用最新核电技能制取低碳氢气，坐落英国英格兰区域的SizewellC核电站将是首个核电制氢试验基地。

    德国：加速动力绿色转型，稳步推动国家氢能战略

    德国是全球施行动力转型最为活跃的国家之一。2021年5月，德国宣告将完成碳中和的时间从2050年提早到2045年。在参加欧盟碳商场的状况下，德国还于2021年1月1日发动了全国燃料排放买卖系统，以削减供暖和运送部分的二氧化碳排放。到2022年，汽油、柴油、燃料、液化石油气和天然气将成为该买卖系统的一部分，其他燃料将逐渐包含在系统中。德国政府方案为动力转型供给巨大的经济补贴。以钢铁职业为例，2021年5月，德国宣告将筹集至少50亿欧元用于2022年至2024年钢铁职业的转型补贴。

    为了促进绿氢商场的规划化展开，德国在2020年6月发布了《国家氢能战略》。在《国家氢能战略》中德国推出38项详细办法，首要触及氢能相关科研。2021年以来，德国环绕氢的研制和运用推出了一系列行动，政府赞助总额超越87亿欧元。1月，德国联邦教研部出资7亿欧元发动三个氢先导研讨项目“H2Giga”“H2Mare”和“TransHyDE”，别离探究水电解器批量出产、海优势能制氢和氢气安全运送问题，要点处理氢经济展开中的技能障碍，特别是下降很多出产和运送氢的本钱。2月，德国联邦教研部发布了新的科研赞助指南，即“绿氢世界未来试验室”，希望吸引该范畴世界顶尖人才来德国作业。3月，联邦教研部推出“绿氢世界研讨协作”框架，赞助1500万欧元推动德国在绿氢研制范畴的世界协作。首批项目的协作伙伴是新西兰，要点是绿氢不同的出产、供给和运送办法。5月，德国宣告将供给80亿欧元赞助62个大型氢能项目。这些项目掩盖整个氢能商场价值链，包含氢能出产、运送以及工业等范畴运用。德国联邦经济部赞助其间的50个项目，包含用于出产绿氢的2吉瓦的发电站制作和长度约1700公里的氢运送管道制作。

    日本：布置新式清洁动力技能，大力展开零排放技能

    2020年10月，日本宣告到2050年温室气体净零排放的方案，迈出了低碳转型第一步。日本完成净零排放方针的要害在于进一步布置可再生动力和新式清洁动力技能。2020年12月，日本发布了《绿色添加战略》，清晰了完成2050年碳中和的方向之一，就是推动氢动力运用，包含加速运送和工业部分的氢能运用，将本钱降到与化石燃料相同的水平;在不得不运用化石燃料的状况下，要竭力促进二氧化碳的收回和再运用。近来，日本经济工业省(METI)宣告将其此前发布的《绿色添加战略》更新为《2050碳中和绿色添加战略》。新版战略指出，需大力加速动力和工业部分的结构转型，经过调整预算、税收优惠、树立金融系统、进行监管革新、拟定规范以及参加世界协作等办法，推动企业进行斗胆出资和立异研制，完成工业结构和经济社会转型。新版战略首要将旧版中的海优势电工业扩展为海优势电、太阳能、地热工业;将氨燃料工业和氢能工业兼并;并新增了新一代热能工业。

    日本活跃向“零排放”年代跨进。2021年6月，日本新动力工业技能归纳开发组织(NEDO)宣告将在“碳捕集运用与封存(CCUS)研制/演示”框架下发动三个研制主题，支撑大规划低本钱二氧化碳船运技能的研制和演示，旨在树立全球首个二氧化碳归纳运送系统，推动到2030年完成CCUS系统的广泛运用。项目执行期为2021～2026年，总预算为160亿日元。NEDO宣告将在“碳收回和下一代火力发电等技能开发”方案框架下新增两个研制主题，支撑开发以二氧化碳为质料的液体组成燃料一体化出产技能，以下降轿车及飞机的温室气体排放。

    美国：开发清洁低碳技能，加速动力技能商业化展开

    近一年来，美国要点聚集清洁低碳动力技能，以推动国家电力和动力系统的清洁低碳转型，助力政府完成2035年的100%清洁电力方针和2050年的净零排放愿景。2021年6月，美国动力部(DOE)宣告为68个项目供给超越3000万美元的联邦资金和超越3500万美金的私营部分资金，这些项目将加速清洁动力、先进制作技能、修建节能、新一代资料等有前途的动力技能的商业化。当时美国最新动力技能立异首要包含以下四方面：

    一是氢能技能攻关。DOE宣告投入5250万美元赞助31个氢能项目;美国参议院经过了总规划1万亿美元的根底设备出资和作业法案，其间的数十亿美元将用于开发、补贴和加强氢相关技能和工业;DOE推出“动力攻关方案”(EnergyEarthshotsInitiative)加速低本钱清洁氢能展开，方针是在未来十年使清洁氢本钱下降80%至1美元/千克，以加速氢能技能立异并影响清洁氢能需求。

    二是先进核能技能攻关。DOE赞助6100万美元支撑先进核能技能研制，旨在整合高校、企业和国家实验室的研讨力气联合开发先进的核能技能。

    三是生物燃料技能与地热技能攻关。交通运送范畴约占美国动力耗费总量的30%，在温室气体排放量中占最大份额。运用生物燃料有助于航空等难以电气化的运送部分完成脱碳，关于美国2050年净零排放方针的完成将发挥重要作用。2021年以来，美国屡次提出对生物燃料进行资金支撑，美国动力部先进动力研讨方案署(ARPA-E)斥资3500万美元支撑先进生物燃料技能研制，旨在整合高校、企业和国家实验室的研讨力气联合开发先进的生物质转化燃料技能;为11个生物动力项目的研讨和开发供给近3400万美元的资金，这些项目首要是运用城市固体废物和藻类出发生物燃料、生物动力和生物产品。此外，DOE还宣告在“地热能研讨前沿观测研讨”(FORGE)方案框架下投入4600万美元，支撑17个增强型地热系统(EGS)前沿技能开发项目。

    四是储能技能攻关。美国采纳行动重塑电池要害供给链系统。其间，针对大容量电池，DOE的方针是施行为期10年的展开方案，旨在打造能够支撑电动轿车展开需求的本土化电池供给链。DOE投入7500万美元树立“电力储能作业站(GLS)”的国家级电力储能研制中心，旨在整合学术界和工业界的研讨力气，加速推动先进的、电网等级的低本钱长时储能技能研制和布置作业，以并网消纳更多的可再生动力，推动美国电网现代化，有用应对日益添加的电动轿车电力需求。GLS研制中心估计于2025年建成投入运营。中心将设立30个独立研讨实验室，其间一些实验室专门负责测验作业，即在现实的电网条件下对新开发的电力储能设备原型和电网储能技能的性能和经济性展开测验评价。GSL还将设立相应的孵化器，加速新开发技能或者设备商业化运用进程。

    俄罗斯：从资源依靠型转向资源立异型

    俄罗斯是传统动力出产与出口大国，油气是其长时间以来经济展开和财政收入的支柱性工业。在全球应对气候改变、推动动力结构转型以及西方制裁的大布景下，俄罗斯加速向“资源立异型展开”的经济结构转型，动力战略也发生了相应的改变，其转型首要动力源自方针推动和技能进步，根底性技能有分布式动力、数字化、低本钱动力贮存、可再生动力、氢能技能等，其间氢能作为动力职业要点布置方向之一，有望成为俄罗斯下一个严重出口挑选。

    2020年6月俄罗斯经过《2035年动力战略》，设定方针力求成为世界抢先的氢出产国和出口国之一。依据该战略，俄罗斯氢出口方针是到2024年到达20万吨，到2035年到达200万吨。为了到达该方针，2020年10月经过的《2024年氢能展开路途图》对俄罗斯天然气工业股份公司(Gazprom)和俄罗斯国家原子能公司(Rosatom)委以重任。路途图强调了俄罗斯在氢能方面的明显竞赛优势并清晰了氢能展开要点作业。近年来，Gazprom一向在研讨将氢气混合到天然气管道中出口至欧洲。Gazprom宣告其行将注册的通往德国的NordStream2海底天然气管道的两条管线之一或许在大约十年内完成氢气运送。对俄罗斯而言，展开氢能符合欧洲碳中和方针，能够经过向欧洲供给蓝氢来补偿潜在的对欧天然气出口量和出口收益下降，坚持俄罗斯在欧洲动力商场的位置和出口收入。Gazprom方案2023年开端在气田邻近出产蓝氢。由于俄罗斯国内动力仍将由油气满意，其出产的氢将全部用于出口。依据俄罗斯政府2021年4月发布的规划，到2030年，俄罗斯将力求在全球氢商场具有20%的商场份额，成为全球最大的氢出口国;到2050年，俄罗斯氢出口量将到达3340万吨/年，价值将超越1000亿美元。据媒体报道，俄罗斯与德国正考虑树立氢能伙伴关系，德国方案为跨国协作的氢能项目拨款20亿欧元。

    核能开发运用是俄罗斯动力战略的另一重要环节。2021年1月，俄罗斯树立开发新一代核技能联盟，以开发新一代核能技能，包含闭式核燃料循环技能、快堆、用于先进动力技能的新资料和核电站立异项目。一起俄罗斯十分重视核能制氢。Rosatom提议在科拉核电站树立一个根底设备，用于测验与核能制氢相关的技能。科拉核电站制氢项目在未来几年有或许进步核电站装机容量的运用功率，扩展产品线，开发基于兆瓦级反响堆的制氢以及氢的贮存、运送和运用技能。此外，Rosatom不断扩大其在40多个国家的事务，未来十年的国外订单有望超越1330亿美元。Rosatom还在其间心事务以外的范畴开发新产品和技能，包含核医学、激光、机器人、超级计算机和风力发电，其方针是到2030年将这些新产品的收入增至总收入的40%。

    二、前沿技能最新动态及趋势

    动力是科技立异最活跃的范畴之一。近一年来，全球快速推动动力清洁低碳转型，可再生动力发电、先进储能技能、氢能技能、先进核电、固废归纳运用等具有颠覆性的新技能取得严重打破，减碳脱碳技能将成为今后一个时期动力范畴技能研制和攻关的要点。

    (一)新动力技能

    1.海优势电

    2021年，韩国宣告将在蔚山邻近海域出资约320亿美元制作全球最大的浮式海优势电基地，总装机容量将到达6吉瓦，估计将能为576万户韩国居民供给电力。经过运用起浮式风力涡轮机发电，涡轮机能够锚定在离海岸较远的水域，取得更好的风力资源。除此以外，部分电力也将用于出产绿氢。

    截至2020年末，美国仅在罗德岛和弗吉尼亚州邻近大西洋海域开发了7个海优势电项目，累计装机42兆瓦，海优势电工业展开远远落后于丹麦、英国等欧洲海优势电强国。因而，美国大力展开海优势电，同意了该国首个大型海优势电项目。美国到2030年的海优势电新增装机方针为30吉瓦，项目供给的清洁电力将能满意1000万户家庭的用电需求。

    此外，油气职业现已在海上运营了半个多世纪，有条件将其已有技能转移到海优势电职业，如能够升级现有海上石油、天然气和航运根底设备，将之转化为海上可再生动力技能(风能)设备。例如，挪威国家石油公司长时间以来一向活跃于全球多个重要的海优势电项目，包含起浮式海优势电和海优势电场等。

    2.起浮式光伏电站

    就像当下陆优势电向海优势电转移一样，土地资源稀缺、规划化和规范化以及项目对居民生活的影响正在促使光伏向水上(海上)扩张。以新加坡为例，该国土地资源稀缺，面积宽广的水库具有大规划运用太阳能的巨大潜力。据了解，新加坡方案到2030年，一共布置200万千瓦装机的光伏发电才能，相当于新加坡每日最高电力需求的10%。2021年上半年，由新加坡太阳能公司Sunseap在柔佛海峡的海上起浮式光伏项目建成竣工，这是全球规划最大的海上起浮式光伏系统之一，该系统设有超越3万个起浮模块，用来支撑1.33万个太阳能板和40个逆变器。项目估计每年能够出产约602万千瓦时的电力，能够削减4258吨的碳排放。此外，新加坡国家水务局PUB还宣告，方案运用水库打造两个装机总量为14.4万千瓦的起浮光伏项目。

    近来，坐落瑞士阿尔卑斯山脉里的高海拔漂浮式太阳能电站现已投入运营。这是世界上第一个高海拔起浮太阳能发电站，具有1400块电池板，固定在漂浮台上，该设备每年能够出产超越80万千瓦时的电量，能够满意至少220个家庭的运用。虽然整个项目的前期出资额高达235万瑞郎，可是设备的出产才能和功率更高。

    未来，在人口密度高、闲置土地有限的国家，漂浮式太阳能电站更有或许扩大装机容量规划，是极具远景的可再生动力技能。但在恶劣海洋气候条件下，其面临的应战也较大，比方要具有耐腐蚀性，能承受更高的波涛和洋流等。

    3.小型核反响堆

    专家表明，现在的大型核反响堆一般发生约1000兆瓦的能量，比较之下，小型模块化核反响堆(SMR)一般发生300兆瓦或更少的能量。在美国以及其他一些国家，制作规范规划的核反响堆的本钱在不断上涨，建成一个大型核电站需求大约10年的时间，而且平均花费约为100亿美元。虽然其发电量少于大型核反响堆的发电量，但小型核反响堆能够克服全尺寸核反响堆所面临的一些问题，如制作本钱更低，运用将更灵敏、更安全，可为核工业供给应急动力等，特别是本钱上的竞赛力极大地推动了小型核反响堆的展开。

    2019年，世界上第一座起浮核电站“罗蒙诺索夫院士”号起浮核电站投入运用，这是首次投入运用的归于SMR的新式反响堆。除俄罗斯外，其他国家也在活跃制作SMR。坐落美国爱达荷州爱达荷福尔斯市的爱达荷国家实验室(INL)最早有望于2023年开端制作一座核电站，该核电站终究可容纳12个SMR。我国的陆上SMR演示堆或许会在2025年之前被建成并投入运用。

    4.地热能

    近一年来，全球多国设定了地热展开方针，强化对地热能资源的开发运用，比方日本提出到2050年在世界上首要展开下一代地热发电技能演示，其要点任务包含以下三个方面：一是展开超高温、高压环境下的钻孔套管资料和涡轮等资料抗腐蚀技能研讨;二是供给危险担保资金，以促进开发地热资源查询钻井技能;三是促进地热能多元化运用，结合本地资源进行可持续开发。别的，希腊、秘鲁、阿尔及利亚等国将地热能视为完成其可再生动力方针的要害要素，对国内具有地热资源的区域进行勘探，确认开发潜力，发布新的国家地热资源分布图，介绍迄今发现的地热田清单和温度图。

    现在约70%的地热能被用于发电，但其面临前期本钱高和钻井不确认性大的应战，不过跟着石油公司参加，地热能开发或更快迎来转机。2021年头，BP和雪佛龙联合出资加拿大地热能开发草创公司Eavor研制的“Eavor-Loop”地热发电技能。该技能的中心是装置在地下3000～4000米的封闭管道系统，以及与该系统衔接的地面设备。与传统地热发电技能比较，Eavor公司的技能具有许多优势：首要，该技能采用封闭系统，工质流体仅与地层进行热交换，没有流体交换，不会造成地下流体污染;其次，该系统对地热储层的渗透性没有要求;第三，工质流体循环的动力来自热虹吸，无需泵来供给额定动力;第四，不需进行压裂造缝，没有诱发地震的危险;第五，整个作业流程几乎没有碳排放，也不需求额定的水补给和水处理;最终，有用发电载荷安稳而且可依据需求进行必定的调理。

    理论上，石油公司还能够经过把抛弃油井转为地热开发井来下降前期本钱。研讨人员指出，运用抛弃油井展开地热供暖是个不错的挑选，但要注意循环水需求在井下停留多长时间才能到达安稳供暖所需温度和本钱问题。不过有研讨称，运用油井开发地热能的实践进程并非如此简略，首要是因为抛弃和低产油井的热流量远低于新钻地热井，用于发电的经济性较差，而且这些油井一般都存在井筒完好性问题，难以到达地热项目20～40年的运转年限。

    关于大型油气企业来说，地热项目可为其供给收入来历多样化以及绿色转型的时机。考虑到化石动力远景，雷斯塔动力称，未来将会有更多跨国油气企业进入地热商场，运用其现有技能手段开发地热能，进而取得新的商场添加时机。

    (二)节能减排与深度脱碳技能

    近年来，全球加速脱碳，一方面，经过二氧化碳捕集运用与封存、负排放技能、Allam-Fetvedt循环等完成减排脱碳。另一方面瞄准工业、交通、修建等高排放需求职业，从需求侧节能、减排。

    1.碳捕集运用与封存

    全球应对气候改变和碳中和布景下，各国加速布置碳捕集运用与封存技能。比方南非测验运用碳捕集与封存技能(CCS)来约束二氧化碳排放。南非方案2023年试点CCS项目。据了解，该项目将以南非东北部姆普马兰加省具有多座燃煤发电站的Leandra镇为基地，经过一条管道从首要排放源运送紧缩二氧化碳，并将其衔接到已确认的注入点。该项目将测验每年向至少1公里深度注入1万至5万吨二氧化碳的可行性，第一次注入将在2023年末进行。

    碳运用方面有许多新式方向，如荷兰和日本均有较大规划的将工业产二氧化碳送入园林作为温室气体来强化植物生长的项目。包含温室气体运用技能在内，国外处于演示项目阶段的碳运用技能有二氧化碳制化肥、油田驱油、食物级运用等;处于展开阶段的有二氧化碳制聚合物、二氧化碳甲烷化重整、二氧化碳加氢制甲醇、海藻培养、动力循环等;尚处于理论研讨阶段的有二氧化碳制碳纤维和乙酸等。值得一提的是，展开氢能和CCUS结合事务成为新的方向，现在全球98%的氢能来自不行再生化石动力，与CCUS技能相结合的气体重整(首要是甲烷蒸汽重整)和与煤气化技能相结合能够完成出产低碳氢能的方针，欧盟和一些国家现已直接将CCUS视为完成这一方针的要害，美国、荷兰、日本、澳大利亚、新西兰也都在氢能方针中提到了CCUS的重要性。

    碳运送方面，日本推动研制、立异打造全球首个二氧化碳归纳运送系统，目的是每年从碳捕集地到封存、运用地长距离大规划运送100万吨二氧化碳，到2030年完成CCUS系统的广泛运用。从2023年开端，京都府舞鹤市燃煤电厂排放的二氧化碳将在运送基地以1万吨/年的规划液化，经过船只运送至苫小牧市基地，这是全球首个用于CCUS的归纳运送系统演示项目。

    下一代碳捕集技能将会在资料立异、工艺或设备的改进上取得打破，这些新展开将在技能出资运营本钱下降的一起进步碳捕集功率。

    2.负排放

    雷斯塔动力(RystadEnergy)最新发布的《动力转型陈述》指出，理论上，运用CCS能够处理全球62%(250亿吨)的二氧化碳排放问题，但条件是传统CCS的捕集率为90%，而实践运转中不太或许到达这一水平，因而展开比方直接空气碳捕集(DAC)、生物质能碳捕集与封存(BECCS)等负碳技能是非常有必要的。

    从空气中去除和隔离二氧化碳的负排放技能(NET)将在减缓气候改变方面发挥重要作用，最昂贵的NET方案是DAC技能，DAC技能运用机器直接捕集空气中的二氧化碳，而不像BECCS技能那样以排放源(例如燃煤电站)为根底进行捕获。研讨人员现已在小范围内对DAC的本钱进行了测验，每去除一吨二氧化碳的本钱约为数百美元或更高。但这项技能或许是一切NET方案中二氧化碳去除潜力最高的。DAC的一大优势是相较其他技能更具可扩展性。原则上，DAC形式相似太阳能能够被运用在任何地方。2021年6月，美国动力部(DOE)宣告投入1200万美元支撑6个DAC研制项目。这项技能将添加直接捕集的二氧化碳排放量，下降资料本钱，并进步铲除作业的动力功率。

    就本钱和碳去除潜力而言，介于造林和DAC之间的方案是BECCS技能。BECCS技能的运用案例许多，包含：运用生物质(如木屑颗粒或甘蔗渣)发电和供热，其间二氧化碳被捕集与封存;在水泥窑和炼钢高炉中运用木炭作为燃料并捕集二氧化碳;在以生物质为质料的化工厂(如生物乙醇的出产和其他生物塑料制品的出产)进行碳捕集;别离沼气中的二氧化碳来出发生物甲烷。

    3.Allam-Fetvedt循环

    由于可再生动力发电会遭到极点气候的影响，多元化的供电结构必不行少，部分燃煤燃气发电将以补充的方法长时间存在，在电厂端运用碳捕集与封存技能确保低碳电网的可靠性，Allam-Fetvedt循环使净零排放成为或许。Allam-Fetvedt循环是一种立异天然气(或组成气)发电技能，是完成低排放低本钱CCS燃煤燃气发电的一条有力途径。Allam-Fetvedt循环将氧气作为助燃燃料，将二氧化碳作为作业流体介质，使其本身具有碳捕集、紧缩、脱水以及消除氮氧化物和硫氧化物的才能，可捕集97%的二氧化碳，助力电厂供给可调度的低碳电力。英国已发动首个Allam-Fetvedt循环燃气发电项目——WhitetailCleanEnergyNETPower项目，该项目坐落SEUK公司的WiltonInternational园区，园区是一个具有“即插即用”(plugandplay)动力供给才能的多用途制作中心，配备了供水和污水处理网络以及一个天然气配送网络，已具有4台热电联产设备，其间2台焚烧天然气，2台焚烧生物质，总容量200兆瓦，总蒸发量460吨/小时。该项目得到了英国商业、动力和工业战略部(BEIS)的支撑，在2021年早些时候完成了前端工程规划，建成后将具有300兆瓦的动力供给才能以及80万吨的碳捕集才能，运用港口和管道运送将二氧化碳运送至英国北海深处的地质结构中进行永久封存。

    4.高碳职业减排

    交通范畴。2021年以来，全球多国已提出将开端对船运业进行碳排放监管。现在，欧盟已屡次提出将船运业纳入欧盟碳排放买卖系统之中，美国也表明将在2050年完成该国全球船运温室气体净零排放。全球最大的集装箱航运公司马士基宣告已订购8艘运用碳中和甲醇燃料的船只，总出资额将达14亿美元，新建船只估计最早将在2024年头投入运用。依据马士基发布的消息，其最新订制的船只运用的燃料为“绿色甲醇”，即出产这些甲醇的工厂彻底由可再生动力供能，甲醇由生物质质料直接制得，或运用捕集封存的二氧化碳与绿氢反响制得。

    工业范畴。在全球倡议碳中和布景下，钢铁作为碳排放的大户，也天然首当其冲。现在，全球钢铁出产的平均碳排放为2吨二氧化碳/吨，钢铁出产的碳排放约占全球碳排放的8%，占欧洲工业排放的25%，钢铁职业去碳化是欧洲完成碳中和的重要支撑，德国、法国、挪威等都在活跃布局“绿钢”项目。2021年，挪威钢铁出产商Hybrit经过其演示项目向沃尔沃交给了全球首单不运用煤出产的“绿钢”产品。该公司于一年前开端在挪威北部展开以可再生电力和氢气取代炼焦煤的“绿钢”演示项目。此次交给后，Hybrit准备在2026年全面完成无化石动力“绿钢”的商业化和规划化出产。挪威钢铁企业H2GreenSteel方案在挪威北部建厂，其间含可持续氢气出产设备，拟于2024年投产。德国方案2022～2024年出资50亿欧元用于工业部分去碳，出资80亿欧元用于钢铁、化工等部分的大型氢能项目。

    油气范畴。在碳排放办理逐渐深化的世界局势下，油气职业践行减排许诺，进步全工业链减碳技能，包含支撑可再生动力发电、碳捕集、植树造林、节能减排等，以便下降油气全生命周期的碳排放。其间，减排理念下碳中和LNG等新式商场买卖种类逐渐取得重视。在中游液化范畴，LNG出产商将对动力来历和配套设备进行调整，以此缓解商场对碳排放的担忧，其间卡塔尔最重要的天然气项目——北方气田将以前所未有的规划进行低碳开发，不只配套了碳捕集与封存(CCS)系统，还将最大份额外购可再生电力，美国首要LNG出产商均已表明将在LNG项目中运用CCS技能。壳牌和道达尔动力(TotalEnergies)都已开端交给碳中和LNG。

    (三)新式工业技能

    展开大规划电化学储能和氢能技能，调整电力动力的出产、运送与消纳的全进程，关于动力职业可持续展开，推动动力结构调整具有重要战略含义。全球已迎来大规划储能年代，电化学储能飞速展开，电池储能技能快速迭代。一起各国谋求氢能全工业链的技能打破，展开绿氢获全球共识，估计未来将迎来敏捷添加。

    1.储能电池

    电化学储能中锂离子电池储能是首要的运用类型之一。但是，锂离子电池由于理论能量密度低、续航时间短的问题，难以满意人们的需求。二氧化碳电池是一种金属气体电池。伊利诺伊大学芝加哥分校(UIC)的研讨人员开宣告了世界上第一个可彻底充电的锂-二氧化碳电池。锂-二氧化碳是已知具有潜力性能和能量密度的几种电池技能之一，其能量密度能够是当今锂离子电池的7倍。意大利草创企业EnergyDome推出了最新的二氧化碳电池技能。该电池系统运用热力学原理，作业原理相似于紧缩空气储能和液态空气储能系统，系统储能功率可达75%～80%，显著高于其他长时间储能系统，相较液态空气储能、紧缩空气储能以及重力储能系统都有必定的优势。相关人士表明，二氧化碳电池系统具有长时间、低本钱等多重优势，运用现有设备的状况下，平准化储能本钱估计能够到达50～60美元/兆瓦时，远低于现在锂电池132～245美元/兆瓦时的储能本钱。

    此外，日本NEDO投入166亿日元布置新项目开发氟化物电池和水系锌离子电池，该项目将开发高性能、低本钱电极活性资料和电解质，并开发相应的电极结构，还将研制用于电池规划、原型制作以及电池试出产和特性评价/剖析的通用根底技能。

    2.绿色制氢

    氢气是重要的清洁动力，但到现在为止，大多数氢气仍是由化石动力制备而来，这个进程高污染且高耗能。可喜的是，跟着太阳能和风能发电本钱的敏捷下降，能够经过耦合可再生动力运用技能与电催化分化水技能制备绿色氢能。经过风能和太阳能发电出产绿氢被视为向100%可再生动力系统过渡的重要途径。德国方案每年投入1亿欧元用于氢技能研讨，以成为未来全球氢技能领导者和出口者。2021年，德国乌尔姆大学MatthiasMay团队开宣告一种可在零下20摄氏度环境下运转的太阳能热耦合水解制氢系统，由太阳能电池系统和电化学制氢系统组成，采用了低凝固点电解质和严格的热操控规划，并运用了太阳能电池运转进程中发生的热量，使电化学设备运转温度到达10摄氏度左右，为极点寒冷区域、高海拔区域制氢开辟了路途。此外，德国投运了欧洲最大的聚合物电解质膜(PEM)电解水制氢工厂，该电解设备将运用可再生电力每年出产1300吨绿氢，初期用于出产低碳燃料，未来将用于工业、家庭供暖和卡车燃料，助力完成欧盟气候方针。

    随同技能的展开，全球运用可再生动力电解水制氢演示项目数量和电解槽容量不断添加。虽然2020年阅历疫情危机及全球经济衰退，但由于多个国家宣告清洁氢能的国家战略，当年全球宣告的电解制绿氢项目就多达50吉瓦。2021年，法国宣告将于2022年制作并运转全球首个海上绿氢制作厂，该厂由起浮式风力涡轮机供给电力。澳大利亚动力公司EnegixEnergy方案出资54亿美元，制作世界上最大绿氢出产厂，该项目代号为baseOne。第一基地工厂将设在巴西的塞阿拉州(Ceara)，年产能为6亿千克绿色氢气。其电解设备将彻底由可再生动力供给动力，最初的绿色动力来自于3.4吉瓦的太阳能和陆优势能。baseOne估计将在三到四年内投入运用。

    (四)动力数字化、智能化技能

    跟着数字化技能的展开，世界各地的动力系统联通愈加便当、高效、智能化，而且愈加可靠和可持续化。比方荷兰正在加速推动用户端动力办理的智能化、数字化转型。依据荷兰政府发布的最新方案，自2021年6月起，公共事业单位将开端为自有住所替换智能热量表，到2024年6月，荷兰自有住所智能热量表掩盖率将到达100%。一起，用户端热办理智能化、数字化还能帮忙热力公司精确把握供热状况，促进热力公司自发改进服务，进步热网办理和运维才能。英日协作开发用于核聚变及核退役的机器人和自动化技能，旨在经过机器人、远程操控、数字技能等催生更为安全、快速的核聚变研讨办法，并处理核设备退役的复杂应战。该项目的一个重要特色是经过数字孪生技能树立虚拟模型进行核设备的测验和剖析，并猜测潜在的维护和运转问题。经过该技能开发的软件将完成对核设备的远程操控，以及用于设备升级、维护和退役拆除等。该项目将帮忙英国塞拉菲尔德核电站和日本福岛第一核电站运用长距离机械臂完成更快速和安全的退役，并为处理核退役的燃料碎片收回等难题供给要害技能根底。未来跟着出发生活方法发生颠覆性革新，动力系统加速向智能化、数字化、网联化转型升级，动力出产、消费各环节将更优化高效。

    (五)固废归纳运用

    对固体废物的归纳运用，是节约资源、避免污染的有用途径。现在，多国致力于固体废物资源化的实践与研讨，在碳中和布景下加速进步大宗固体抛弃物归纳运用水平，推动固体抛弃物制氢、风机叶片收回处理等资源归纳运用工业节能减碳，以及对抛弃或行将封闭的露天煤矿的再开发运用。

    1.固体抛弃物制氢

    农业残渣、林业残渣、城市固体抛弃物等废物的首要构成都是有机物，这些有机物经过大于700摄氏度的生物质气化技能，最终生成氢气、甲烷、一氧化碳、二氧化碳和灰分(炉渣)。一氧化碳、甲烷等再进行变换反响，生成二氧化碳和氢气，最终经过吸附剂或其他特别原料将氢气和二氧化碳别离，就能够得到纯洁的氢气。现在，美国一些公司现已开端测验商业化废物制氢，针对煤、生物质、塑料抛弃物混合质料，开发移动床气化炉，用于清洁制氢。美国Ways2H公司和日本蓝色动力公司(JBEC)协作，在美国加州树立了废物制氢工厂。澳大利亚第一座废物制氢厂行将发动，运用MIHG(移动喷发水平气化)技能，耗费废物填埋场的废物用以出产可再生电力和氢，并削减废物办理发生的温室气体排放。雪佛龙表明已出资废物制绿氢技能，现在正在美国加州北部制作模块化的、运用抛弃物出产绿氢和可再生组成燃料的设备。该技能能够显著削减碳排放，且单位抛弃物的产氢率更高。

    2.风机叶片收回处理

    多家职业组织近来发布陈述称，截至2021年，欧美多国的陆优势电场现已运营超越20年，将成为全球最早退役的一批风电场。而从现在世界上遍及通用的风机收回工艺来看，大部分风机部件都能够收回运用，但剩下约15%却面临着工序复杂、不行收回的应战。在新动力展开进程中，退役后风机叶片全生命周期的绿色处理，成为全球风电工业亟待霸占的新难题。对此，风电职业已进行了许多探究，包含焚化或固废埋葬方法、叶片收回归纳运用、“零废”风机、运用于重力储能系统、老旧风机改造等。“零废风机”方面，“零废”指的是在风机的出产、运用、收回、再运用以及恢复的进程中维护资料和资源，不再需求将风机叶片打碎进行焚化或填埋。2020年1月，丹麦风机制作商维斯塔斯宣告，将在2040年前出产“零废风机”，以便在未来风机寿数告终后还能够收回再运用叶片。2021年6月，海优势电运营商沃旭动力许诺循环运用和彻底收回退役的叶片和风电场。近来，西门子歌美飒宣告到2030年使其叶片完成可彻底收回，到2040年使其风电机组完成可彻底收回，并许诺到2040年完成净零排放，包含其供给链的排放。此外，意大利动力公司Enel绿色电力与瑞士储能公司EnergyVault宣告将共同开发一种由退役风机叶片制成的重力储能系统，这也是业界针对风机叶片退役的又一探究。据了解，该重力储能系统技能原理与抽水蓄能系统相似，运用大块的固体资料作为重力势能储能介质，在举高时贮存多余的电力，在需求时放出电力。在重力储能系统之中，退役风机叶片制得的固体资料能够有用延长系统寿数，本钱也相对更低。

    3.抛弃矿山归纳运用

    全球转型步伐势不行挡，多国“弃煤”时间表大幅提早，抛弃或行将封闭的露天煤矿等旧资源怎么发挥新的效用，越来越遭到重视。煤矿封闭或抛弃后，其地下巷道会积存很多矿井水。这些矿井水能够吸收并贮存地球内部发出的热量以及天然界中的热量。现在，荷兰、德国、英国和加拿大等国都有经过热泵设备运用矿井水低温热能的实例。其间，荷兰海尔伦市抛弃煤矿矿井水地热能开发运用项目规划最大、最成功，也最有学习含义。德国宣告制作一个立异型浮式光伏项目——将一个现已资源干涸的露天煤矿改造为人工湖，依照方案未来矿湖水面大将装置总规划为120千瓦的光伏板。开发矿湖光伏电站，一方面有助于处理抛弃露天煤矿再运用的问题，另一方面将持续推动光伏新增装机容量的进步，一起能够创造作业新时机。据了解，浮式光伏商场刚刚在世界部分国家和区域鼓起，技能本钱要高于普通光伏电站。现在，我国抛弃矿井光伏发电的运用形式首要有三种：光伏+生态办理形式、光伏+水产养殖形式以及光伏+农业栽培形式。

    三、启示与主张

    党的十九大陈述指出，要加速制作立异型国家，要加强运用根底研讨，拓展施行国家严重科技项目，突出要害共性技能、前沿引领技能、现代工程技能、颠覆性技能立异。经过多年展开与积累，我国动力科技水平和立异才能持续进步，部分范畴到达世界抢先水平。但职业整体科技水平还不足以支撑动力结构转型升级的需求，比较发达国家仍然在部分方向存在差距。特别是在双碳方针提出后，更需求理论立异、技能立异、制度立异，要从我国的实践出发，寻求颠覆性的技能打破。因而，加速中心技能立异，推动动力开发、转化、装备、贮存、运用等范畴的技能立异、装备制作和工业展开等仍有较大的展开空间。未来，我国要更大力度推动新动力先进发电技能、先进电网技能、大规划新式储能技能、绿色氢能工业技能、碳捕集运用与封存技能攻关，以及新一代先进核能技能等绿色低碳技能攻关，推动数字化信息化技能在节能、清洁动力范畴的立异交融。

    (一)加速新式技能研制与运用推广

    一是天然气增储上产技能。在双碳方针推动的布景下，天然气作为清洁的一次动力，不只承当着国家动力结构转型期间确保动力安全的使命，也是未来新式电力系统规划中重要的根底确保。因而，应大力进步天然气勘探开发力度，立足国内确保供给安全，科学把握节奏，推动天然气持续稳步增产。一起还要全力打破油气勘探开发系列要害技能，力求再发现新的大中型油气田，大幅进步单井产值和采收率;活跃培养油气增储上产新动能，加强海洋油气勘探开发，深入挖掘非常规油气潜力等。

    二是先进可再生发电和核电技能。全球气候改变及生态环境问题日益引起世界社会重视，各国纷繁调整动力战略，大力展开可再生动力。在可再生动力和新动力技能上有必定的打破和展开。在可再生动力范畴，我国具有全球抢先的制作才能和优质产能、相对富余的本钱才能以及巨大的国内商场潜力。未来，应加大技能投入，经过技能改造进步传统电力系统灵敏度，推动可再生动力与其他动力的和谐展开。展开对更高功率、更高质量、更低本钱的太阳能、风能等新动力发电技能的持续性开发研讨。

    近几年，美国、俄罗斯、阿根廷等国均活跃布置小型核反响堆制作，据世界原子能组织(IAEA)计算，现在全球有超越70个正在规划制作的小型反响堆。依据我国电源结构的详细状况，在确保核电安全的条件下，活跃展开核电是完成碳达峰、碳中和，破解电力平衡难题的重要办法。因而，主张理性认识核能，争夺在先进小型核反响堆、第四代核电等前沿技能上取得打破，稳健展开核电。

    三是煤炭清洁高效运用与煤电机组灵敏性改造技能。在完成碳达峰、碳中和方针的进程中，要构建以新动力为主体的新式电力系统，新动力在动力结构中的位置将阅历补充、代替到主体的改变，而煤炭的主体动力位置一起也将发生改变，其作为高碳动力的低碳化运用面临巨大应战。因而，应环绕传统高碳化石动力特别是煤炭的清洁化运用、要点范畴节能减污降碳，持续探究开发新技能新工艺。一起还要研讨煤电与经济社会展开相和谐的绿色、低碳、循环组合技能，使煤电在合理生命周期内发挥好归纳功能。

    四是新式储能技能与氢能技能。从各首要国家动力技能展开战略与最新动向能够看出，全球各国纷繁布局高功率高安全性大容量储能、氢能及燃料电池，爆发新式技能革命浪潮。未来，主张从以下两个方面着重展开新式工业技能运用与研制：开发新一代高能量密度、低本钱储能技能，构成百兆瓦大规划储能演示;展开氢能制备、运送及运用等技能攻关，加速各种场景的试点演示运用，并使其赶快构成商业运用的工业链。

    五是碳捕集运用与封存技能。近年来，全球CCUS工业演示项目数目逐渐增多、规划逐渐扩大，展开势头杰出。但是，现在绝大部分二氧化碳资源化运用工业尚未完成商业化运用，未能树立相关工业链集群。碳捕集项目本钱高昂、能耗过高、与碳运用阶段脱节，难以发生经济效益，成为限制碳捕集项目展开的根本原因。例如，2021年7月，雪佛龙表明Gorgon项目没有完成二氧化碳捕集与封存方针，原方案每年捕集约400万吨二氧化碳，但自2019年8月项目发动以来，两年仅捕集与封存了500万吨二氧化碳。这说明，施行CCUS项目有必要以经济上可持续为条件条件。为此，应研制低本钱、低能耗CCUS技能，加速二氧化碳资源化运用布局，加速推动规划化运用、完善技能链条、加速运用与封存项目演示。一起还要展开与动力耦合的负碳排放技能。

    (二)加速完善动力技能立异系统

    一是组成跨学科、跨范畴、协同高效的要害中心技能研制系统。动力范畴是多学科穿插、技能集成度高、系统性较强的学科范畴。国家高度重视科技立异，颠覆性技能作为科技立异的重要方面，是工业赶超式展开的重要驱动因素。新动力颠覆性技能是进步我国动力运用功率、优化动力消费结构的重要依托，也是进步可再生动力消纳比重、确保动力供给安全的有用途径。主张证明设立国家科技要点研制方案项目，环绕风能太阳能精确预告、动力大数据剖析、智能化电网与气网、大规划储能、海优势电等短板和要害技能方向，树立跨学科、跨范畴、协同高效的科技研制系统和立异联盟，制作“政产学研用”协同立异支撑渠道，展开联合攻关，争夺厚实打破。

    二是树立国家动力研制渠道、国家实验室。从国外经验看，一些发达国家设置了动力范畴专业性的研制中心、国家级实验室等，取得了很好的研讨成果，值得学习。在世界局势波诡云谲的当下，国家之间的竞赛现已演变为科技水平与立异才能高低的比赛。动力范畴的科技立异具有多学科穿插、危险大、长时间性、技能难度高级特色，需求国家集中力气，统筹规划。因而，当时应以动力范畴国家实验室为引领，布局国家战略科技力气，聚集动力范畴严重科技问题，进行全链条贯通式研讨，发挥引领、演示、带动作用，系统进步国家立异系统的整体能效。赶快推动动力范畴国家实验室落地，对推动我国动力科技进步、进步动力范畴世界影响力，以及构建清洁低碳、安全高效的动力系统具有重要的含义。

    三是鼓舞企业和高校、科研院所协作，加强动力技能专业人才培养。主张活跃引入国内外优异领军人才和技能团队，培养具有战略眼光、长于开辟世界商场的企业家部队。支撑企业与高校、科研院所加强协作，联合培养把握前沿技能的科技人才和具有先进办理理念的办理人才。支撑职业教育，大力培养高级技工。和谐组成跨界协作渠道，培养复合型人才，加速低碳工业科技立异。

    四是加强动力技能装备的世界交流和协作。一方面，在一带一路框架下，应把动力绿色低碳转型作为要点，环绕高效低本钱可再生动力发电、先进核电、清洁灵敏燃煤发电等先进技能范畴，深化技能研制、项目开发及装备制作协作，培养绿色低碳动力技能立异生态圈，构建区域科技立异协作共同体等。另一方面，聚集科技自立自强，全力推动“卡脖子”技能攻关，加速国产化代替步伐。

    新动力技能展开将是一次经济社会的大转型，技能优势将在未来世界竞赛中取得优势。我国需求活跃研讨与谋划，谋定而动，系统布局，力求以技能上的先进性取得工业上的主导权。见道网

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