北极星氢能网讯:动力科技是当今科技立异最首要和最活泼的范畴 之一。在油气、氢能、储能、核聚变能等方面都有或许呈现推翻性新技能，不管哪一种推翻性技能呈现， 都会极大地改动世界动力供需格式。
摘要：动力科技的展开将深入地影响着未来动力格式，因而动力展开远景猜测对国家方针拟定和企业战略谋 划都含义严重。文章在对动力现状与展开趋势剖析的根底上，总结了动力转型多元化、低碳化、涣散化、数 字化和全球化的“五化”特征，指出了 2016 年以来呈现的中美经贸冲突、低油价和人工智能技能使用等方 面的新改动特征，并就动力范畴未来科技展开趋势提出了低本钱技能、信息技能和推翻性技能 3 个方面的思 考，以期为我国活泼应对动力转型，布局未来动力科技供应点滴参阅。
现代社会，动力、粮食和水是人类赖以生计的三 大必需品。动力关乎人类社会的全面展开，与国内出产总值（GDP）休戚相关[1]（图 1）。
动力展开远景猜测对国家方针拟定和企业战略谋 划都含义严重。动力科技的展开将深入地影响未来能 源格式，“科技决议动力的未来，科技发明未来的能 源”[2]。为此，各国十分重视动力科技的展开，并制 定动力战略方案，如美国的《全面动力战略》、欧盟 的《2050 动力技能道路 年动力环境立异战略》等。
我国《动力技能革新立异行动方案（2016—2030 年）》提出，到2030年，建成与国情相适应的完善 的动力技能立异系统，动力技能水平全体到达世界先 进水平，以支撑我国动力工业与生态环境和谐可继续 展开，以及进入世界动力技能强国队伍的奋斗目标。 该方案布置了 15 个要点范畴，别离是：煤炭无害化 挖掘技能，非常规油气和深层、深海油气开发技能， 煤炭清洁高效使用技能，二氧化碳捕集、使用与封存技能，先进核能技能，乏燃料后处理与高放废物安全 处理处置技能，高效太阳能使用技能，大型风电技 术，氢能与燃料电池技能，生物质、海洋、地热能利 用技能，高效燃气轮机技能，先进储能技能，现代电 网要害技能、动力互联网技能，以及节能与能效进步 技能，然后对我国动力技能系统未来展开做了全面论说。
我国工程院于2015 年启动了“我国动力技能革新系统战略研讨”严重咨询项目[3]，从核能、风能、太 阳能、储能、油气、煤炭、水能、生物质能、智能电 网与动力网交融等九大动力技能范畴展开研讨，拟定 了前瞻性技能（2020 年）、立异性技能（2030 年）和 推翻性技能（2050 年）三阶段展开的动力技能道路。
近年来，跟着资源与环境的两层束缚，以及动力 科技前进，新动力本钱快速下降，动力清洁低碳加快 转型已成为全球展开趋势。动力转型不只伴跟着工业 结构调整，一起也是动力科技前进的重要驱动力，科 技前进与动力转型相互促进，正在深入改动动力展开的远景。
本文是笔者在近 2 年参与科学技能部、国家动力局、国家自然科学基金委员会“十四五”规划及面 向 2035 年的战略研讨过程中，根据对当时动力现状与展开趋势的剖析，对动力范畴未来科技展开趋势所做 的 3 个方面考虑与判别，以期为我国活泼应对动力转 型，布局未来动力科技供应点滴参阅。
2019 年，全球动力消费总量到达了 138.62 亿吨油 当量；其间，石油 44.7 亿吨油当量，煤炭 38.3 亿吨 油当量，天然气 34.3 亿吨油当量，化石动力总的占比 为 84.62%[4]，比 2010 年下降了 2 个百分点。一起，天 然气长足展开，2019 年消费量是 1965 年的 6.35 倍，占 比从 15% 增加到 24.7%。愈加清洁的天然气代替了大 量石油和煤炭。
关于未来动力展开趋势，咱们要点剖析了 自 2016 年以来的“变”与“不变”，在“不变”中坚 守，在“变”中调整。
① 关于未来动力需求增加，世界上许多闻名研讨机构 都进行过猜测（图 2）：可再生动力和天然气将成为 满意未来全球动力需求增加的首要来历，“低碳化” 和“多元化”是未来动力展开的重要趋势与特征。随 着太阳能、风能、地热能、海洋能及储能等新动力快 速展开，动力正从曩昔以煤炭、油气、电力集中式资 源供应，向集中式与“涣散式”偏重展开。
② 跟着 各种信息化技能在动力范畴中的使用，特别是“数字 化”技能逐渐打破了不同动力种类间的壁垒，也成为 未来的一大展开趋势。在动力界，“没有哪个国家能 够在动力问题上独善其身”“技能没有国界”现已成 为咱们的一致。
③ 全球动力互联网概念的提出与全球 动力互联网展开协作安排的建立是动力“世界化”的 一个重要标志。美国闻名学者杰里米·里夫金在其作品 《第三次工业革新》[5]中，首要提出了动力互联网的 愿景，引发了国内外的广泛重视。2015 年 9 月 26 日，国家主席习在联合国展开峰会上宣布重要讲话， 建议讨论构建全球动力互联网，推进以清洁和绿色的 办法满意全球电力需求，这是对传统动力展开观的历 史逾越和严重立异。动力科技世界协作越来越广泛， 强度越来越大，出资 100 亿美元的世界热核聚变试验 堆协作项目（ITER），便是一个典型事例。低碳化、 多元化、涣散化、数字化和全球化将是未来动力展开 的首要方向。
在充分认识这些“不变”特征的一起，辨认改动的特征与展开趋势，是问题的要害。
① 自 2018 年以 来，美国把我国确定为竞争对手，特朗普政府挑起了中美经贸冲突。继后，美国国内要求与我国科技脱钩 乃至是全面脱钩的呼声甚嚣尘上，这是包含动力科技 范畴在内的我国科技面对的严重应战。咱们要去掉幻 想，早做预备，坚持以我为主和敞开协作的方针，加 大自主研制力度。
② 新冠肺炎疫情和石油价格战的影响叠加，极大地镇压了石油价格。2020 年 3—4 月国 际油价一路跌落，4 月 20 日，美国西德克萨斯轻质中 间基原油（WTI）期货价格更是跌至 37.3 美元/桶， 开前史先河！往后一个时期，油价低于 60 美元/桶是 大概率事情。
③ 人工智能、区块链等技能一日千里， 将深入地影响未来动力的展开，在某种程度大将改动动力格式与业态。推翻性技能一直伴跟着人类科技进 步史，具有不行预见特点。只要精确掌握这些展开趋 势，才有或许对未来动力科技展开趋势做出较为精确 判别。
1967 年，美国石油地质学家 Hubbert[6]建立了用于 猜测油田累计产值和终究可采储量的“钟形”模型。 尔后，石油峰值论一度盛行，石油资源稀缺性被过度 着重。在这样的布景下，获取更多油气储量成为绝大 大都石油公司尤其是世界大石油公司的重要战略目标 之一，那是一个“资源为王”的年代。
美国“页岩革新”的成功，消除了人们对油气资 源稀缺性的忧虑。据美国动力信息署（EIA）的点评 成果，全球石油和天然气技能可采资源总量别离多达 33 570 亿桶和 648 万亿立方米[7]，油气资源不再稀缺。 此外，因为太阳能、风能的使用，动力变得可再生， 取之不尽，用之不竭。谁具有技能，谁就具有动力资 源，这是一个“技能为王”的年代。
在“技能为王”的年代，获取动力资源的本钱或 功率是决议胜败之要害所在，因而展开低本钱技能是 未来重要趋势。近年来，可再生动力的快速展开就得益于其本钱的大幅下降。2018 年公用事业规划光伏发 电的加权均匀平准化电力本钱（LCOE）相较 2010 年 下降了 77%，陆优势电的降幅也有 35%[8]。美国动力信 息署猜测，美国 2022 年后投产的风电和太阳能发电项 意图 LCOE 都将低于燃气发电[9]。在集中式可再生动力 发电大幅下降本钱和快速展开的一起，涣散式发电的 展开也在加快。据光伏协会发布的数据，2018 年我国 新增分布式光伏装机 2 320 万千瓦，占比为 52.7%，第 一次超过了集中式光伏；2019 年这种气势继续保持， 并且小规划的户用分布式光伏占了将近一半。
低本钱可再生动力技能是动力科技展开的要点领 域。太阳能和风能是未来可再生动力的主体，而下降 本钱、进步技能老练度和构建适宜的商业形式是可再 生动力未来的展开方向。在风能范畴，未来技能展开 方向首要有大功率风电机组整机规划、风机运维与故 障确诊、大功率无线输电的高空风力发电技能等。在 太阳能范畴，需求要点展开太阳能光热发电、薄膜电 池技能、太阳能制氢技能、可穿戴柔性简便太阳电池 技能等[3]。
油气范畴的低本钱技能也是动力科技展开重视的 焦点。到 2050 年，油气在一次动力消费结构中占比仍 将保持在 50% 左右，这已成为业界一致。在近期储量 增加最快的深水油气范畴，浮式天然气出产、处理、 液化、贮存和卸载一体化渠道（FLNG）及海底出产 设备的使用，再加上结构的不断优化，出产本钱可降 至每桶 50 美元以下。页岩油气是往后增储上产的另一 重要范畴，2012—2016 年美国页岩油开发的平衡油价 总体上下降了 50%，技能前进贡献了 1/3 的降幅[10]。
低本钱油气技能展开方向许多。① 在地球物理勘 探方面，首要包含智能高效收集技能、根据深度学习 的地球物理资料主动处理和解说技能，以及物探全过 程智能办理技能等。② 在钻完井工程方面，首要包含 精确导向的智能主动钻完井技能、钻完井工程地质一 体化及井筒完整性技能、智能化压裂配备与技能，以及智能化机器人压裂施工技能等。③ 在油气田出产经 营方面，首要包含根据大数据和深度学习的新一代人 工智能油田技能、石油工业智能云网渠道技能，以及 人工智能机器人技能等。
当时，世界正在阅历第四次工业革新，信息技能 一日千里，大数据、人工智能、区块链等技能快速发 展。这些新式科学技能为动力职业的展开发明了机 遇，它们与动力职业的深度交融是获取低本钱技能的 重要途径。低本钱技能将改动世界动力的展开格式， 然后重塑未来的动力职业[11]。
动力职业是最早得益于数字化的职业。电厂、煤 矿和油气田很早就已开端使用计算机等信息技能来提 高主动化和办理的水平，现在更提出了数字电厂、数 字矿山、数字油田、数字炼厂等概念，这些极大地提 高了劳动出产率，下降了人工本钱。当时及往后一个 时期，是从数字化到智能化的年代。智能电厂、矿 山、油田和炼厂，将进一步优化出产流程，精简机构 和人员——工厂“无人化办理”是基本形式，这将极 大地改动职业生态。
信息技能正在从更广和更深的层次对动力系统进 行重构。从出产端到消费端，数字化将系统地改动 动力的整个工业链和生态系统，使整个工业链的每 个环节都有机地结合起来，然后极大地进步动力使用 功率。华为、阿里巴巴、腾讯、谷歌、特斯拉等新式 的技能公司都纷繁在动力范畴展开业务——经过大数 据、人工智能等手法，进步整个系统的灵活性，然后 极大地进步能效，然后改动整个职业的工业链结构和 商业形式[12]。
区块链技能将为动力职业注入新动力。区块链技 术在动力范畴现已被愈加广泛地使用，在以原油为代 表的动力买卖渠道、可再生电力的点对点买卖、电动 轿车充电、电网财物办理、绿证追寻办理乃至虚拟动力钱银等范畴都已锋芒毕露，这将会给动力范畴带来 更深入的改动。
数字化转型将重塑油气职业。新一代人工智能技 术在石油工业上游的全面集建立异使用，将产生新一 代人工智能油田技能，完成对油气职业传统流程的升 级优化和安排再造，大幅度下降油气职业本钱，增强 企业竞争力和油气职业继续生计的才能。
动力科技是当今科技立异最首要和最活泼的范畴 之一。在油气、氢能、储能、核聚变能等方面都有或许呈现推翻性新技能，不管哪一种推翻性技能呈现， 都会极大地改动世界动力供需格式。
水平井多段清水压裂技能将使页岩油气完成经济 有用的挖掘。这一推翻性技能会极大地改动全球动力 格式。使用物理与化学相结合的办法，对低老练度页 岩油、稠油进行原位改质，这有或许是继“页岩革 命”之后的另一次革新。一旦这一推翻性技能取得成 功，又一巨大油气资源将得以经济、有用的开发和利 用。纳米技能和新资料也有或许催生出推翻性的油气 进步采收率技能，如地下纳米机器人驱油和地下油水 别离技能等。多用途激光东西与钻井技能结合，或许 能够推翻传统的钻井办法，即由激光熔融代替机械破 岩，进步钻井功率。
氢动力技能在动力范畴产生推翻性影响的要害在 于低本钱、高性能的氢燃料电池技能和低本钱、高效 率的工业化制氢技能。近年来，世界各国都已认识到 氢能作为二次动力在动力转型中的重要性，许多国家 都高度重视氢动力工业的展开，把氢动力工业进步到 国家动力战略的高度，拟定氢能展开战略，并出台促 进其展开的扶持方针[13]。一旦凭借石墨烯、纳米超材 料等新资料的电解制氢技能取得严重突破，氢燃料大规划乃至彻底代替化石燃料将是有或许的。跟着新材 料聚合物电解质膜燃料电池技能的老练和相关根底设 施的完善，以氢能为动力的轿车、火车和轮船等将替 代燃油机动车成为首要的交通东西。欧洲现已展开不 少天然气管道掺输氢气的试验项目，以期为氢工业大 规划展开做好预备[14]。
① 关于电力系统而 言，储能可为电网供应调峰调频、削峰填谷、黑启 动、需求呼应支撑等多种服务，进步传统电力系统的 灵活性、经济性和安全性。
② 在可再生动力开发方 面，储能可明显进步风电和太阳能发电的消纳水平， 支撑分布式电力及微网。跟着分布式光伏、小型生物 质动力、天然气冷-热-电三联供、燃料电池等分布式 动力技能的日益老练，以及相关的储能、数字化等技 术的展开，分布式动力未来还将取得愈加迅猛的发 展。
③ 在交通方面，储能将在动力互联互通、交融新 动力轿车在内的才智交通网络方面起到要害作用。有 或许为动力职业带来推翻性影响的是根据新资料的新 型电池储能技能，如石墨烯超级电容器、碳纳米资料 自储能器材、超导电磁储能技能等。假如低本钱高效 率的储能技能呈现并投入大规划商业化使用，将极大 地促进可再生动力的展开，使新动力交通东西大规划 乃至彻底代替燃油交通东西。
核聚变能是人类抱负中的终极动力，具有许多 优势。可控核聚变的干流技能方案首要有 2 种，即 磁束缚核聚变（MFC）和惯性束缚核聚变（IFC）。 现在，世界上的核聚变相关研讨方案比较多，如国 际热核聚变试验堆（ITER）方案、美国国家焚烧装 置（NIF）、美国悬浮偶极子试验设备（LDX）、美 国 Z-IFE 设备、美国 Lawrenceville Plasma Physics 研 究项目、美国 FRX-L 研讨项目、加拿大通用聚变、欧洲高功率激光动力研讨（HiPER）方案和 德国 Wendelstein 7-X 等。我国于 2007 年正式加 入 ITER 方案，一起也在大力推进国内的核聚变科 学技能研讨。我国已圆满完成了聚变工程试验堆 （CFETR）概念规划，现在正在展开工程规划。中 国环流器二号 A设备（HL-2A）和全超导托卡马克核 聚变试验设备（EAST）等大科学设备也先后建成， 多项物理试验研讨成果居于世界前列。HL-2A 在国 内初次完成了偏滤器位形放电、高束缚形式运转。 2017 年 7 月，EAST 在世界上初次完成了 5 000 万度等 离子体继续放电 101.2 秒的高束缚运转，再次发明了 磁束缚核聚变研讨新的世界纪录[15]。
跟着减排和环境保护局势的日益严峻，在新动力和 智能化等技能前进和本钱快速下降的推进下，全球动力 沿着多元化、低碳化、涣散化、数字化和全球化的方 向加快转型，正在进入一个动力转型展开的年代。同 时，中美经贸冲突、沙俄油价战、新冠肺炎疫情等使能 源未来展开充溢不确定性。新的动力技能和新的商业模 式将改动传统的动力供应形式，归纳动力服务会逐渐成 为干流。新动力和天然气等清洁动力将满意未来大部分 新增的动力需求，动力系统也将产生结构性的改动。 低本钱技能将成为未来动力科技展开的干流，人工智能 等信息技能将重塑动力未来。未来在油气、氢能、储 能、核聚变能等范畴都有或许呈现推翻性新技能，然后 底子性地改动未来动力的图景。精确掌握动力技能展开 趋势，关于辅导科技立异的方向，以及国家拟定动力政 策和企业战略转型都具有重要含义。
4 我国石油经济技能研讨院. 2019中石油经研院动力数据统 计. 北京: 我国石油经济技能研讨院, 2020.
12 杨雷. 动力的未来——数字化与金融重塑. 北京: 石油工业 出版社, 2020.
15 我国世界核聚变动力方案履行中心. “人工太阳”方案： 和平使用聚变能. 世界人才交流, 2019, (9): 8-10.
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