國(guó)際能源科技領(lǐng)域新進(jìn)展與啟示建議*

陳 偉 郭楷模 岳芳

（1.中國(guó)科學(xué)院武漢文獻(xiàn)情報(bào)中心，武漢 430071；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，北京 100190）

當(dāng)前全球能源系統(tǒng)正在從化石能源絕對(duì)主導(dǎo)向低碳多能融合方向轉(zhuǎn)變。能源生產(chǎn)與消費(fèi)革命不斷深化，新產(chǎn)業(yè)新業(yè)態(tài)日益壯大。2018年各國(guó)在能源轉(zhuǎn)型過(guò)程中以科技創(chuàng)新為先導(dǎo)，以體制改革為抓手，致力于解決主體能源綠色低碳過(guò)渡、多能互補(bǔ)耦合利用、終端用能深度電氣化、智慧能源網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等重大戰(zhàn)略問(wèn)題，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源體系，搶占能源競(jìng)爭(zhēng)戰(zhàn)略制高點(diǎn)。本文對(duì)2018年全球能源科技領(lǐng)域重大戰(zhàn)略行動(dòng)和重要研究進(jìn)展進(jìn)行了分析，并對(duì)我國(guó)未來(lái)發(fā)展提出了建議。

1 主要國(guó)家重大戰(zhàn)略行動(dòng)

當(dāng)今世界面臨百年未有之大變局，國(guó)際能源格局處于大發(fā)展大變革大調(diào)整時(shí)期，圍繞能源科技和產(chǎn)業(yè)變革的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈。世界主要國(guó)家積極出臺(tái)各種戰(zhàn)略措施，以搶占發(fā)展制高點(diǎn)。

1.1 發(fā)達(dá)國(guó)家加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)戰(zhàn)略主導(dǎo)

2018年，美國(guó)特朗普政府以貿(mào)易戰(zhàn)為由發(fā)動(dòng)了對(duì)華全面科技戰(zhàn)，以遏制中國(guó)科技創(chuàng)新快速崛起及戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為此首先制定301關(guān)稅清單，定向精確打擊中國(guó)在航空航天設(shè)備、新能源等領(lǐng)域的關(guān)鍵能源技術(shù)［1］；其次發(fā)布《美國(guó)對(duì)中國(guó)民用核能合作框架》［2］，明令禁止小型模塊化輕水堆、非輕水先進(jìn)反應(yīng)堆技術(shù)、2018年及之后的新興核技術(shù)對(duì)華出口。歐盟公布總額1000億歐元的“地平線(xiàn)歐洲”計(jì)劃［3］，提出2021—2027年將為氣候、能源與交通領(lǐng)域研究與創(chuàng)新資助150億歐元，旨在以系統(tǒng)觀(guān)視角來(lái)整合跨學(xué)科、跨部門(mén)的力量共同解決能源轉(zhuǎn)型面臨的重大社會(huì)和環(huán)境挑戰(zhàn)。德國(guó)第七能源研究計(jì)劃總預(yù)算達(dá)64億歐元［4］，重點(diǎn)支持能效、可再生能源電力、系統(tǒng)集成、核能和交叉技術(shù)五大主題研究工作，資助重點(diǎn)從單項(xiàng)技術(shù)轉(zhuǎn)向解決能源轉(zhuǎn)型面臨的跨部門(mén)和跨系統(tǒng)問(wèn)題，同時(shí)利用“應(yīng)用創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室”機(jī)制建立用戶(hù)驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新生態(tài)系統(tǒng)，加快成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化。日本發(fā)布《第五期能源基本計(jì)劃》［5］，提出了面向2030年及2050年的能源中長(zhǎng)期發(fā)展戰(zhàn)略，強(qiáng)調(diào)降低對(duì)化石能源的依賴(lài)，大力發(fā)展可再生能源和氫能，在安全前提下推進(jìn)核電重啟，同時(shí)充分融合數(shù)字技術(shù)構(gòu)建多維、多元、柔性能源供需體系，實(shí)現(xiàn)2050年能源全面脫碳化目標(biāo)。

1.2 能源數(shù)字化進(jìn)程穩(wěn)步推進(jìn)

隨著數(shù)字技術(shù)的深度融合，能源系統(tǒng)和運(yùn)營(yíng)模式呈現(xiàn)出智能化、去中心化、物聯(lián)化等顛覆性趨勢(shì)。歐盟《能源價(jià)值鏈數(shù)字化》［6］報(bào)告指出，如何克服互操作性與標(biāo)準(zhǔn)化和保障網(wǎng)絡(luò)安全是能源價(jià)值鏈數(shù)字化轉(zhuǎn)型面臨的兩大難題，歐盟應(yīng)該積極采用物聯(lián)網(wǎng)、5G網(wǎng)絡(luò)與大數(shù)據(jù)、能源互聯(lián)網(wǎng)等關(guān)鍵使能技術(shù)，并建立可再生能源可用性預(yù)測(cè)信息交換服務(wù)平臺(tái)、部署優(yōu)化能源互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施等措施以解決上述兩大挑戰(zhàn)。國(guó)際能源署《世界能源投資報(bào)告2018》［7］顯示，傳統(tǒng)企業(yè)能源創(chuàng)新路徑正在被數(shù)字化浪潮顛覆，能源科技初創(chuàng)企業(yè)主要的企業(yè)風(fēng)險(xiǎn)投資來(lái)源是信息通信（IT）行業(yè)而非傳統(tǒng)能源行業(yè)，互聯(lián)網(wǎng)公司的跨界競(jìng)爭(zhēng)對(duì)傳統(tǒng)能源企業(yè)構(gòu)成威脅。英國(guó)石油公司《技術(shù)展望報(bào)告2018》［8］指出，隨著數(shù)字技術(shù)（包括傳感器、超級(jí)計(jì)算、數(shù)據(jù)分析、自動(dòng)化、人工智能等）依托云網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的發(fā)展，到2050年一次能源需求和成本將降低20%～30%。彭博社新能源財(cái)經(jīng)研究表明［9］，到2025年數(shù)字技術(shù)將為全球能源行業(yè)帶來(lái)380億美元年收益。

1.3 油氣行業(yè)數(shù)字化智能化競(jìng)爭(zhēng)激烈

化石能源行業(yè)正在向技術(shù)密集型、技術(shù)精細(xì)型產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，為搶占未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)制高點(diǎn)，各行業(yè)參與方正在加快數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用速度、并深化其應(yīng)用水平。一方面油氣企業(yè)紛紛實(shí)施數(shù)字化創(chuàng)新舉措，另一方面IT企業(yè)也在跨界與傳統(tǒng)油氣企業(yè)加強(qiáng)合作。2018年的重大動(dòng)向包括：殼牌宣布將和微軟擴(kuò)大合作，在石油行業(yè)大規(guī)模開(kāi)發(fā)和部署人工智能應(yīng)用［10］；俄羅斯天然氣公司實(shí)施2030年數(shù)字化轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略，在運(yùn)營(yíng)流程管理中引入“工業(yè)4.0”的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和新方法，使用創(chuàng)新數(shù)字技術(shù)提升石油業(yè)務(wù)操作流程效率［11］；巴西國(guó)家石油公司在2018—2022年商業(yè)計(jì)劃中提出未來(lái)三年投資66.3億美元用于基礎(chǔ)設(shè)施和研發(fā)，并成立數(shù)字化轉(zhuǎn)型部門(mén)以便在油氣業(yè)務(wù)、創(chuàng)新合作、決策過(guò)程等公司運(yùn)營(yíng)活動(dòng)中提高效率和生產(chǎn)力［12］；中國(guó)石油發(fā)布國(guó)內(nèi)油氣行業(yè)首個(gè)智能云平臺(tái)，支撐勘探開(kāi)發(fā)業(yè)務(wù)的數(shù)字化、自動(dòng)化、可視化、智能化轉(zhuǎn)型發(fā)展［13］；華為提供的油氣物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字管道、高性能計(jì)算（HPC）與經(jīng)營(yíng)管理及智能配送等ICT解決方案，已服務(wù)70%的全球 TOP20油氣企業(yè)［14］；IBM公司牽手阿布扎比國(guó)油，首次將區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用于油氣生產(chǎn)核算［15］；通用電氣和諾布爾鉆井公司聯(lián)合推出世界第一艘數(shù)字鉆井船，旨在實(shí)現(xiàn)減少目標(biāo)設(shè)備上20%運(yùn)營(yíng)成本的同時(shí)提高鉆井效率［16］；谷歌和道達(dá)爾計(jì)劃聯(lián)合攻堅(jiān)人工智能在油氣勘探領(lǐng)域的應(yīng)用［17］。

1.4 交通能源動(dòng)力向綠色低碳轉(zhuǎn)型

發(fā)展綠色交通是應(yīng)對(duì)全球氣候能源危機(jī)、實(shí)施經(jīng)濟(jì)社會(huì)轉(zhuǎn)型與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要路徑，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家已開(kāi)始重視制定航空業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的戰(zhàn)略規(guī)劃。日本宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)公布《第四期中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》［18］，提出開(kāi)發(fā)低排放發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒器和高效渦輪相關(guān)技術(shù)等重點(diǎn)方向，并聯(lián)合多家企業(yè)和政府機(jī)構(gòu)組建“飛行器電氣化挑戰(zhàn)聯(lián)盟”［19］，推動(dòng)日本航空工業(yè)低碳轉(zhuǎn)型。英國(guó)政府計(jì)劃投入2.25億英鎊（加上企業(yè)投入共3.43億英鎊）強(qiáng)化航空動(dòng)力技術(shù)研發(fā)，通過(guò)政企合作開(kāi)展電氣化、發(fā)動(dòng)機(jī)、材料與制造工藝等主題研究，打造綠色航空搶占未來(lái)航空發(fā)展制高點(diǎn)［20］。

1.5 美歐日大力推動(dòng)高性能電池研發(fā)

國(guó)際能源署發(fā)布的《全球電動(dòng)汽車(chē)展望2018》報(bào)告［21］指出，動(dòng)力電池技術(shù)將是決定未來(lái)電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展高度的關(guān)鍵因素。為了搶占發(fā)展制高點(diǎn)，美歐日發(fā)達(dá)國(guó)家積極制定政策措施并投入重金推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)。歐盟組建“歐洲電池聯(lián)盟”實(shí)施戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃［22］，從保障原材料供應(yīng)、構(gòu)建完整生態(tài)系統(tǒng)、強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)領(lǐng)導(dǎo)力、培訓(xùn)高技能勞動(dòng)力、打造可持續(xù)產(chǎn)業(yè)鏈、強(qiáng)化政策和監(jiān)管等六個(gè)方面開(kāi)展行動(dòng)，要在歐洲打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的電池產(chǎn)業(yè)鏈。美國(guó)能源部將在未來(lái)五年為儲(chǔ)能聯(lián)合研究中心繼續(xù)投入1.2億美元［23］，開(kāi)展液體溶劑化科學(xué)、固體溶劑化科學(xué)、流動(dòng)性氧化還原科學(xué)、動(dòng)態(tài)界面電荷轉(zhuǎn)移和材料復(fù)雜性科學(xué)五大方向研究，以設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)超出當(dāng)前鋰離子電池容量的新型高能多價(jià)化學(xué)電池，并研究用于電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)能的液流電池新概念。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)將在未來(lái)五年（2018—2022）資助100億日元［24］，旨在通過(guò)整合全日本相關(guān)的國(guó)立研究機(jī)構(gòu)、企業(yè)界和政府力量，共同推進(jìn)全固態(tài)電池關(guān)鍵基礎(chǔ)技術(shù)開(kāi)發(fā)和固態(tài)電池應(yīng)用的社會(huì)環(huán)境分析研究工作，攻克全固態(tài)電池商業(yè)化應(yīng)用的技術(shù)瓶頸，為到2030年左右實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)奠定技術(shù)基礎(chǔ)。

1.6 核能發(fā)展重視安全高效

如何在保障安全的前提下，實(shí)現(xiàn)核能高效利用是國(guó)際社會(huì)共同關(guān)注的問(wèn)題，為此美日等核強(qiáng)國(guó)積極制定核能安全發(fā)展政策并開(kāi)展了核能安全利用技術(shù)研究活動(dòng)。美國(guó)能源部在2018—2022年期間將資助4億美元［25］，重點(diǎn)開(kāi)展新型反應(yīng)堆示范工程、核電技術(shù)監(jiān)管認(rèn)證、先進(jìn)反應(yīng)堆設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)等工作，包括核部件和完整裝置的先進(jìn)制造和建造技術(shù)研究、反應(yīng)堆系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化、多技術(shù)類(lèi)型的小型模塊化反應(yīng)堆設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、先進(jìn)傳感器和控制系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、核電站輔助設(shè)施和支持系統(tǒng)開(kāi)發(fā)等，以加速核能技術(shù)創(chuàng)新突破。日本原子能委員會(huì)發(fā)布《原子能技術(shù)研究開(kāi)發(fā)基本原則》［26］，提出建立電力自由化市場(chǎng)、發(fā)展多種反應(yīng)堆技術(shù)以及強(qiáng)化國(guó)際合作，明確政府、國(guó)立科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)界三大創(chuàng)新主體任務(wù)，旨在指導(dǎo)未來(lái)原子能技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)工作。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院發(fā)布《美國(guó)燃燒等離子體研究戰(zhàn)略計(jì)劃最終報(bào)告》［27］，評(píng)估了美國(guó)聚變研究的進(jìn)展，建議美國(guó)繼續(xù)參與國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）計(jì)劃，并啟動(dòng)國(guó)家研究計(jì)劃邁向緊湊型聚變發(fā)電中試階段。

1.7 新能源與可再生能源加快應(yīng)用

氫能發(fā)展備受重視。日本公布新修訂的《燃料電池技術(shù)開(kāi)發(fā)路線(xiàn)圖》［28］，提出面向2040年的車(chē)用、家用和商用燃料電池技術(shù)發(fā)展目標(biāo)。澳大利亞發(fā)布《國(guó)家氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線(xiàn)圖》［29］，描繪了澳大利亞氫能產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展藍(lán)圖，打造從制備到應(yīng)用全產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)到2025年與其他能源成本競(jìng)爭(zhēng)力相當(dāng)。

歐盟前瞻謀劃風(fēng)能和海洋能未來(lái)發(fā)展。歐盟《風(fēng)能戰(zhàn)略研究和創(chuàng)新議程》［30］提出風(fēng)電并網(wǎng)集成、系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)和維護(hù)、下一代風(fēng)電技術(shù)、海上風(fēng)電配套設(shè)施、浮動(dòng)式海上風(fēng)電五大優(yōu)先發(fā)展領(lǐng)域，明確了至2030年的愿景目標(biāo)。歐盟聯(lián)合研究中心發(fā)布《海洋能源未來(lái)新興技術(shù)》報(bào)告［31］，提出了十大發(fā)展方向，力圖彌合研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的鴻溝，開(kāi)發(fā)潛力巨大的海洋能源。

人工智能（AI）推動(dòng)地?zé)岙a(chǎn)業(yè)智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)。美國(guó)能源部資助機(jī)器學(xué)習(xí)在地?zé)犷I(lǐng)域的應(yīng)用研究項(xiàng)目［32］，聚焦機(jī)器學(xué)習(xí)用于地?zé)豳Y源勘查和開(kāi)發(fā)先進(jìn)數(shù)據(jù)分析工具，從而提升地?zé)豳Y源的勘查開(kāi)發(fā)水平。日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu)部署研究課題［33］，旨在利用物聯(lián)網(wǎng)（IoT）、人工智能等技術(shù)改善地?zé)岚l(fā)電站的管理運(yùn)營(yíng)效率，將地?zé)岚l(fā)電站的故障發(fā)生率降低20%，同時(shí)將利用率提高10%，提升地?zé)峤?jīng)濟(jì)性。

2 重要研究進(jìn)展

2.1 燃?xì)廨啓C(jī)增材制造工藝取得突破

3D打印技術(shù)在燃?xì)廨啓C(jī)制造中的應(yīng)用已從原型試制逐漸走向?qū)嶋H生產(chǎn)，它將給制造過(guò)程帶來(lái)更靈活的設(shè)計(jì)、更快速的制造過(guò)程、更低的污染排放等諸多優(yōu)勢(shì)。德國(guó)西門(mén)子公司利用3D打印技術(shù)，成功制造和測(cè)試了鎳基超級(jí)合金材料的航改燃?xì)廨啓C(jī)干式低排放（DLE）預(yù)混合器，可以顯著降低CO排放［34］。英國(guó)羅-羅公司在新一代大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)上使用3D打印部件和陶瓷基復(fù)合材料，成功完成了100多個(gè)小時(shí)的測(cè)試，燃油效率較第一代遄達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)提高25%，同時(shí)排放降低［35］。

2.2 受控核聚變研究持續(xù)取得進(jìn)展

核聚變研究強(qiáng)國(guó)在核聚變理論方法、材料開(kāi)發(fā)和實(shí)驗(yàn)裝置方面取得了突破性進(jìn)展，穩(wěn)步推進(jìn)受控核聚變商業(yè)化應(yīng)用進(jìn)程。中國(guó)科學(xué)院合肥等離子體物理研究所全超導(dǎo)托卡馬克裝置等離子體中心電子溫度首次達(dá)到1億度，實(shí)驗(yàn)參數(shù)接近未來(lái)聚變堆穩(wěn)態(tài)運(yùn)行模式所需要的物理?xiàng)l件［36］。美國(guó)普林斯頓等離子體物理實(shí)驗(yàn)室研發(fā)出一種漣漪擾動(dòng)法（共振磁擾動(dòng)（RMPs）），能夠扭曲等離子體的方向、減輕等離子體對(duì)裝置的破壞、減少聚變反應(yīng)中等離子體的不穩(wěn)定性并大幅提高可控核聚變的持續(xù)時(shí)長(zhǎng)［37］。麻省理工學(xué)院與英國(guó)聯(lián)邦聚變能系統(tǒng)公司（CFS）合作開(kāi)發(fā)了新型高溫（-223℃）超導(dǎo)材料，能夠以體積更小的磁體產(chǎn)生能量更強(qiáng)的磁場(chǎng)，有助于減少聚變反應(yīng)啟動(dòng)所需的能量［38］。

2.3 高密度儲(chǔ)能電池成果斐然

儲(chǔ)能技術(shù)在充放電循環(huán)反應(yīng)機(jī)理研究、中間產(chǎn)物認(rèn)知、界面優(yōu)化、新材料開(kāi)發(fā)等方面成果斐然。美國(guó)斯坦福直線(xiàn)加速器中心等機(jī)構(gòu)合作利用X射線(xiàn)技術(shù)成功揭示了充放電過(guò)程中鋰離子在磷酸鐵鋰正極材料中的運(yùn)動(dòng)機(jī)制，為設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)高效的鋰離子電池積累了關(guān)鍵的理論基礎(chǔ)［39］。美國(guó)伊利諾伊大學(xué)芝加哥分校等機(jī)構(gòu)合作開(kāi)發(fā)新型鋰-空氣電池，創(chuàng)造在自然空氣環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行超700次的循環(huán)壽命紀(jì)錄［40］。斯坦福大學(xué)制備全球首個(gè)可伸縮鋰金屬電池，展現(xiàn)出優(yōu)異的機(jī)械柔韌性和化學(xué)穩(wěn)定性，推動(dòng)柔性電子器件發(fā)展［41］。澳大利亞皇家墨爾本理工學(xué)院開(kāi)發(fā)了全球首個(gè)基于活性炭電極的可充電質(zhì)子電池［42］。哈佛大學(xué)研發(fā)出基于低成本醌類(lèi)有機(jī)電解液的新型液流電池，創(chuàng)造工作壽命最長(zhǎng)紀(jì)錄，而且較全釩液流電池成本大幅下降［43］。

2.4 航空動(dòng)力新概念獲成功驗(yàn)證

麻省理工學(xué)院成功研發(fā)并在大氣環(huán)境中試飛全球首個(gè)基于固態(tài)儲(chǔ)能和無(wú)機(jī)械活動(dòng)部件的新概念飛行裝置，憑借離子推進(jìn)系統(tǒng)的精巧設(shè)計(jì)以及三級(jí)升壓電路實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)高壓電源等關(guān)鍵技術(shù)突破，成功驗(yàn)證這一航空動(dòng)力新概念，未來(lái)有望應(yīng)用到無(wú)人機(jī)等小/微型城市飛行器等領(lǐng)域［44］。

2.5 鈣鈦礦太陽(yáng)電池商業(yè)化前景漸明

鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件結(jié)構(gòu)日趨完善，效率已超多晶硅，逼近單晶硅，但實(shí)現(xiàn)商業(yè)化仍需攻克規(guī)?；圃旃に?、穩(wěn)定性等關(guān)鍵挑戰(zhàn)。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院首次實(shí)驗(yàn)揭示了連續(xù)沉積鈣鈦礦生長(zhǎng)機(jī)理，為制備高性能的鈣鈦礦薄膜及其光電器件提供了重要的理論參考［45］。中國(guó)科學(xué)院半導(dǎo)體研究所創(chuàng)造單結(jié)鈣鈦礦太陽(yáng)電池轉(zhuǎn)換效率世界紀(jì)錄（23.7%），并通過(guò)美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的權(quán)威認(rèn)證［46］。英國(guó)牛津光伏公司成功開(kāi)發(fā)出效率高達(dá)28%的鈣鈦礦/晶硅疊層電池［47］。日本東芝公司采用新型彎月面涂布技術(shù)制造全球最大面積（703平方厘米）的鈣鈦礦電池單元，突破大面積工藝瓶頸，為鈣鈦礦電池走出實(shí)驗(yàn)室邁向商業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)［48］。

2.6 氫能與燃料電池取得新進(jìn)展

氫能作為清潔能源，引起了世界廣泛關(guān)注。美歐日等發(fā)達(dá)國(guó)家投入重金開(kāi)展氫能開(kāi)發(fā)利用技術(shù)的研究活動(dòng)，取得了一系列突破和進(jìn)展。德國(guó)亥姆霍茲柏林能源材料中心設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了雙光陽(yáng)極串聯(lián)光電催化系統(tǒng)，創(chuàng)造了太陽(yáng)能到氫能19%的轉(zhuǎn)化效率紀(jì)錄［49］。劍橋大學(xué)等機(jī)構(gòu)合作將染料敏化的無(wú)機(jī)半導(dǎo)體二氧化鈦光陽(yáng)極與光系統(tǒng)II結(jié)合，并與氫化酶組成半人工光合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了在無(wú)外偏壓輔助（即零偏壓）的情況下高效光解水產(chǎn)氫［50］。日本國(guó)立產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所開(kāi)發(fā)了陶瓷電解質(zhì)低溫致密燒結(jié)工藝，制備出全球首個(gè)商用規(guī)格的質(zhì)子陶瓷燃料電池［51］。

3 啟示建議

3.1 攻克卡脖子技術(shù)難題推進(jìn)能源革命高質(zhì)量發(fā)展

當(dāng)今世界面臨百年未有之大變局，我國(guó)的發(fā)展處于重要戰(zhàn)略機(jī)遇期。迫切需要充分認(rèn)識(shí)到能源科技創(chuàng)新在能源革命中的極端重要性，深化開(kāi)展高質(zhì)量的能源科技供給側(cè)改革，突破核心技術(shù)卡脖子問(wèn)題，包括：1）推動(dòng)化石資源清潔高效利用與耦合替代，解決高能耗、高耗水、高排放等瓶頸問(wèn)題。重點(diǎn)研究油煤氣資源的融合轉(zhuǎn)化，定向高效制備清潔燃料和化學(xué)品技術(shù)，突破煤炭清潔高效燃燒關(guān)鍵技術(shù)，大幅提高化石資源總體利用效率與產(chǎn)品質(zhì)量、降低過(guò)程能耗與排放目標(biāo)。2）加快清潔能源多能互補(bǔ)與規(guī)模應(yīng)用，滿(mǎn)足高比例替代煤炭消費(fèi)需求。亟需攻克可再生能源交直流混合高效穩(wěn)定供電技術(shù)、可再生能源供熱系統(tǒng)技術(shù)、多能互補(bǔ)分布式發(fā)電與智慧微網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)，著重推動(dòng)大規(guī)模低成本儲(chǔ)能單元、系統(tǒng)并網(wǎng)與控制和系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)的開(kāi)發(fā)與示范。3）扎實(shí)做好高端特種材料與制造工藝，泵、閥門(mén)、軸承、儀器儀表、催化劑等關(guān)鍵部件的基礎(chǔ)共性技術(shù)研發(fā)，提升國(guó)產(chǎn)化自主可控水平。

3.2 加強(qiáng)現(xiàn)代能源系統(tǒng)架構(gòu)整體設(shè)計(jì)與關(guān)鍵核心技術(shù)研究

為破解我國(guó)現(xiàn)有能源體系結(jié)構(gòu)性缺陷，實(shí)現(xiàn)化石能源/可再生能源/核能低碳化多元融合，需要盡快開(kāi)展多能融合的未來(lái)能源系統(tǒng)研究，從能源全系統(tǒng)層面著手優(yōu)化，突破多能互補(bǔ)、耦合利用技術(shù)。重點(diǎn)突破氫/甲醇等重要能源載體的低成本合成技術(shù)，如可再生能源電解制氫、核能高溫制氫、二氧化碳低成本捕集、加氫制甲醇/液體燃料，以及燃料電池大規(guī)模應(yīng)用等關(guān)鍵核心技術(shù)。這是新一輪能源革命中我國(guó)能源科技有可能走在世界前列的領(lǐng)域，有助于我國(guó)搶占先機(jī)，早日建成能源科技強(qiáng)國(guó)。

3.3 盡快建立國(guó)家能源實(shí)驗(yàn)室形成跨學(xué)科融合創(chuàng)新平臺(tái)

能源與信息、生物、納米、先進(jìn)制造等前沿學(xué)科的交叉融合將是未來(lái)能源科技創(chuàng)新的最佳路徑，也最有可能催生顛覆性技術(shù)。我國(guó)應(yīng)盡快建立能源領(lǐng)域的國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，牽頭組織優(yōu)勢(shì)力量開(kāi)展重大關(guān)鍵技術(shù)集成化創(chuàng)新和聯(lián)合攻關(guān)，高度關(guān)注能源與關(guān)聯(lián)領(lǐng)域（生態(tài)、環(huán)境、化工、交通等）產(chǎn)生的相互影響，試點(diǎn)布局跨學(xué)科、跨系統(tǒng)重大研究項(xiàng)目，帶動(dòng)液態(tài)陽(yáng)光、規(guī)?；咝阅軆?chǔ)能、氫能與燃料電池、智慧綜合能源網(wǎng)絡(luò)等潛在顛覆技術(shù)的發(fā)展應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源科技水平從跟跑向并行、領(lǐng)跑的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。