燃汽轮机

研发太阳能风能等先进发电及综合利用技术

发布时间:2022/6/14 13:00:09   
4月2日,国家能源局、科学技术部印发了《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知,提到:能源领域现存的主要短板技术装备基本实现突破。前瞻性、颠覆性能源技术快速兴起,新业态、新模式持续涌现,形成一批能源长板技术新优势。能源科技创新体系进一步健全。能源科技创新有力支撑引领能源产业高质量发展。——引领新能源占比逐渐提高的新型电力系统建设。先进可再生能源发电及综合利用、适应大规模高比例可再生能源友好并网的新一代电网、新型大容量储能、氢能及燃料电池等关键技术装备全面突破,推动电力系统优化配置资源能力进一步提升,提高可再生能源供给保障能力。——支撑在确保安全的前提下积极有序发展核电。三代大型压水堆装备自主化水平进一步提升,建立标准化型号和型号谱系。小型模块化反应堆、(超)高温气冷堆、熔盐堆、海洋核动力平台等先进核能系统研发和示范有序推进。乏燃料后处理、核电站延寿等技术研究取得阶段性突破。——推动化石能源清洁低碳高效开发利用。“两深一非”、老油田提高采收率等油气开发技术取得重大突破,有力支撑油气稳产增产和产供储销体系建设。煤炭绿色智能开采、清洁高效转化和先进燃煤发电技术保持国际领先地位,支撑做好煤炭“大文章”。重型燃气轮机研发与示范取得突破,各类中小型燃气轮机装备实现系列化。——促进能源产业数字化智能化升级。先进信息技术与能源产业深度融合,电力、煤炭、油气等领域数字化、智能化升级示范有序推进。能源互联网、智慧能源、综合能源服务等新模式、新业态持续涌现。——适应高质量发展要求的能源科技创新体系进一步健全。政-产-学-研-用协同创新体系进一步健全,创新基础设施和创新环境持续完善。围绕国家能源重大需求和重点方向,优化整合并新建一批国家重点实验室和国家能源研发创新平台,有效支撑引领新兴能源技术创新和产业发展。

《规划》围绕先进可再生能源、新型电力系统、安全高效核能、绿色高效化石能源开发利用、能源数字化智能化等方面,确定了相关集中攻关、示范试验和应用推广任务,以专栏形式部署了相关示范工程,并制定了技术路线图。

一是先进可再生能源发电及综合利用技术方面。提出聚焦大规模高比例可再生能源开发利用,研发更高效、更经济、更可靠的水能、风能、太阳能、生物质能、地热能以及海洋能等可再生能源先进发电及综合利用技术,支撑可再生能源产业高质量开发利用;攻克高效氢气制备、储运、加注和燃料电池关键技术,推动氢能与可再生能源融合发展。

二是新型电力系统及其支撑技术方面。提出加快战略性、前瞻性电网核心技术攻关,支撑建设适应大规模可再生能源和分布式电源友好并网、源网荷双向互动、智能高效的先进电网;突破能量型、功率型等储能本体及系统集成关键技术和核心装备,满足能源系统不同应用场景储能发展需要。

三是安全高效核能技术方面。提出围绕提升核电技术装备水平及项目经济性,开展三代核电关键技术优化研究,支撑建立标准化型号和型号谱系;加强战略性、前瞻性核能技术创新,开展小型模块化反应堆、(超)高温气冷堆、熔盐堆等新一代先进核能系统关键核心技术攻关;开展放射性废物处理处置、核电站长期运行、延寿等关键技术研究,推进核能全产业链上下游可持续发展。

四是绿色高效化石能源开发利用技术方面。提出聚焦增强油气安全保障能力,开展常规油气和非常规油气勘探开发、输运和炼化领域相关关键核心技术攻关,有效支撑油气勘探开发和天然气产供销体系建设。聚焦煤炭绿色智能开采、重大灾害防控、分质分级转化、污染物控制等重大需求,形成煤炭绿色智能高效开发利用技术体系。突破燃气轮机相关瓶颈技术,提升燃气发电技术水平。

五是能源系统数字化智能化技术方面。提出聚焦新一代信息技术和能源融合发展,开展能源领域用数字化、智能化共性关键技术研究,推动煤炭、油气、电厂、电网等传统行业与数字化、智能化技术深度融合,开展各种能源厂站和区域智慧能源系统集成试点示范,引领能源产业转型升级。

除此之外,文件还提出主要技术包括:风力发电技术深远海域海上风电开发及超大型海上风机技术[集中攻关]开展新型高效低成本风电技术研究,突破多风轮梯次利用关键技术,显著提升风能捕获和利用效率;突破超长叶片、大型结构件、变流器、主轴轴承、主控制器等关键部件设计制造技术,开发15兆瓦及以上海上风电机组整机设计集成技术、先进测试技术与测试平台;开展轻量化、紧凑型、大容量海上超导风力发电机组研制及攻关。退役风电机组回收与再利用技术[应用推广]开展退役风电机组整机回收与再利用工艺研究,重点突破叶片低成本破碎、有机材料高温裂解、玻纤以及巴莎木循环再利用等技术,构建环境友好、资源节约的风电机组退役技术标准体系。太阳能发电及利用技术新型光伏系统及关键部件技术[集中攻关]研发大功率中压全直流光伏发电系统技术与大功率直流升压变换器,实现直流变换器电压等级30千伏及以上;突破大型光伏高效直流电解系统技术及万安级高效率直流电解变换器;开展近海漂浮式光伏系统技术及高可靠性组件、部件技术研究。高效钙钛矿电池制备与产业化生产技术[示范试验]研制基于溶液法与物理法的钙钛矿电池量产工艺制程设备,开发高可靠性组件级联与封装技术,研发大面积、高效率、高稳定性、环境友好型的钙钛矿电池;开展晶体硅/钙钛矿、钙钛矿/钙钛矿等高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。高效低成本光伏电池技术[示范试验]开展隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)、异质结(HJT)、背电极接触(IBC)等新型晶体硅电池低成本高质量产业化制造技术研究;突破硅颗粒料制备、连续拉晶、N型与掺镓P型硅棒制备、超薄硅片切割等低成本规模化应用技术。开展高效光伏电池与建筑材料结合研究,研发高防火性能、高结构强度、模块化、轻量化的光伏电池组件,实现光伏建筑一体化规模化应用。光伏组件回收处理与再利用技术[示范试验]研发基于物理法和化学法的晶硅光伏组件低成本绿色拆解、高价值组分高效环保分离技术装备,开发新材料及新结构组件的环保处理技术和实验平台,高效回收和再利用退役光伏组件中银、铜等高价值组分。太阳能热发电与综合利用技术[集中攻关]开展热化学转化和热化学储能材料研究,探索太阳能热化学转化与其他可再生能源互补技术;研发中温太阳能驱动热化学燃料转化反应技术,研制兆瓦级太阳能热化学发电装置。[应用推广]开发光热发电与其他新能源多能互补集成系统,发掘光热发电调峰特性,推动光热发电在调峰、综合能源等多场景应用。其他可再生能源发电及利用技术生物质能转化与利用技术[集中攻关]研发生物质炼厂关键核心技术,生物质解聚与转化制备生物航空燃料等前沿技术,形成以生物质为原料高效合成/转化生产交通运输燃料/低碳能源产品技术体系。地热能开发与利用技术[集中攻关]突破高温钻井装备仪器瓶颈,支撑水/干热型地热能资源开发;攻关中低温地热发电关键技术;开展高温含水层储能和中深层岩土储能关键技术研究,实现余热废热的地下储能。海洋能发电及综合利用技术[集中攻关]研发波浪能高效能量俘获系统及能量转换系统,突破恶劣海况下生产保障、锚泊等关键技术,实现深远海波浪能高效、高可靠发电。氢能和燃料电池技术氢气制备关键技术[集中攻关]突破适用于可再生能源电解水制氢的质子交换膜(PEM)和低电耗、长寿命高温固体氧化物(SOEC)电解制氢关键技术,开展太阳能光解水制氢、热化学循环分解水制氢、低热值含碳原料制氢、超临界水热化学还原制氢等新型制氢技术基础研究。氢气储运关键技术[集中攻关]突破50MPa气态运输用氢气瓶;研究氢气长距离管输技术;开展安全、低能耗的低温液氢储运,高密度、轻质固态氢储运,长寿命、高效率的有机液体储运氢等技术研究。氢气加注关键技术[示范试验]研制低预冷能耗、满足国际加氢协议的70MPa加氢机和高可靠性、低能耗的45MPa/90MPa压缩机等关键装备,开展加氢机和加氢站压缩机的性能评价、控制及寿命快速测试等技术研究,研制35MPa/70MPa加氢装备以及核心零部件,建成加氢站示范工程。燃料电池设备及系统集成关键技术[示范试验]开展高性能、长寿命质子交换膜燃料电池(PEMFC)电堆重载集成、结构设计、精密制造关键技术研究;突破固体氧化物燃料电池(SOFC)关键技术,掌握系统集成优化设计技术及运行特性与负荷响应规律;完善熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)电池堆堆叠、功率放大等关键技术,掌握百千瓦级熔融碳酸盐燃料电池集成设计技术。开展多场景下燃料电池固定式发电及分布式供能示范应用。氢安全防控及氢气品质保障技术[集中攻关]开展临氢环境下临氢材料和零部件氢泄漏检测及危险性试验研究,研制快速、灵敏、低成本氢传感器和氢气微泄漏监测材料,研发氢气燃烧事故防控与应急处置技术装备;开展工业副产氢纯化关键技术研究。原文如下:国家能源局科学技术部关于印发《“十四五”能源领域科技创新规划》的通知国能发科技〔〕58号各省(自治区、直辖市)能源局、科技厅,有关省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团发展改革委,有关中央企业:为深入贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略和创新驱动发展战略,加快推动能源科技进步,根据“十四五”现代能源体系规划和科技创新规划工作部署,国家能源局、科学技术部联合编制了《“十四五”能源领域科技创新规划》,现印发给你们,请认真遵照执行。国家能源局科学技术部年11月29日

国家能源局科技司、科技部高新司负责同志就《“十四五”能源领域科技创新规划》答记者问

近期,国家能源局、科学技术部印发了《“十四五”能源领域科技创新规划》(国能发科技〔〕58号,以下简称《规划》)。国家能源局科技司、科技部高新司负责同志就《规划》有关情况回答了记者的提问。

一、《规划》出台的背景是什么?

能源是攸关国家安全和发展的重点领域。我国已连续多年成为世界上最大的能源生产国和消费国。在“碳达峰、碳中和”目标、生态文明建设和“六稳六保”等总体要求下,我国能源发展面临保安全、转方式、调结构、补短板等严峻挑战,对科技创新的需求比以往任何阶段都更为迫切。经过前两个五年规划期,我国初步建立了重大技术研发、重大装备研制、重大示范工程、科技创新平台“四位一体”的能源科技创新体系,按照集中攻关一批、示范试验一批、应用推广一批“三个一批”的路径,推动能源技术革命取得了重要阶段性进展,有力支撑了重大能源工程建设,对保障能源安全、促进产业转型升级发挥了重要作用。

进入“十四五”时期,在能源革命和数字革命双重驱动下,全球新一轮科技革命和产业变革方兴未艾。能源科技创新进入持续高度活跃期,可再生能源、非常规油气、核能、储能、氢能、智慧能源等一大批新兴能源技术正以前所未有的速度加快迭代,成为全球能源向绿色低碳转型的核心驱动力,推动能源产业从资源、资本主导向技术主导转变,对世界地缘政治格局和经济社会发展带来重大而深远的影响。

但与此同时,我国能源科技创新与世界能源科技强国和引领能源革命的内在要求相比还存在明显差距,突出表现为:一是部分能源技术装备尚存短板。关键零部件、专用软件、基础材料等大量依赖国外。二是能源技术装备长板优势不明显。能源领域原创性、引领性、颠覆性技术偏少,绿色低碳技术发展难以有效支撑能源绿色低碳转型。三是推动能源科技创新的政策机制有待完善。重大能源科技创新产学研“散而不强”,重大技术攻关、成果转化、首台(套)依托工程机制、容错以及标准、检测、认证等公共服务机制尚需完善。必须充分发挥科技创新引领能源发展第一动力作用,立足能源产业需求,着眼能源发展未来,健全科技创新体系、夯实科技创新基础、突破关键技术瓶颈,为推动能源技术革命,构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供坚强保障。

为此,国家能源局、科技部共同编制印发了《规划》,提出了“十四五”时期能源科技创新的总体目标,按照集中攻关、示范试验和应用推广“三个一批”的路径确定了相关任务,制定了技术路线图,结合“十四五”能源发展和项目布局,部署了相关示范工程,有效承接示范应用任务,并明确了相关政策措施。

二、请问“十四五”时期能源科技创新的总体要求和主要目标是什么?

《规划》以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,深入贯彻党的十九大和十九届历次全会精神,全面落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略和创新驱动发展战略,聚焦保障能源安全、促进能源转型、引领能源革命和支撑“碳达峰、碳中和”目标等重大需求,坚持创新在能源发展全局中的核心地位,统筹发展与安全,以实现能源科技自立自强为重点,以完善能源科技创新体系为依托,着力补强能源技术装备“短板”和锻造能源技术装备“长板”,支撑增强能源持续稳定供应和风险管控能力,引领清洁低碳、安全高效的能源体系建设。

《规划》遵循“补强短板,支撑发展”“锻造长板,引领未来”“依托工程,注重实效”“协同创新,形成合力”的基本原则,立足当前、着眼长远,提出了“十四五”时期能源科技创新的总体目标为:能源领域现存的主要短板技术装备基本实现突破;前瞻性、颠覆性能源技术快速兴起,新业态、新模式持续涌现,形成一批能源长板技术新优势;适应高质量发展要求的能源科技创新体系进一步健全;能源科技创新有力支撑引领能源产业高质量发展。《规划》从引领新能源占比逐渐提高的新型电力系统建设、支撑在确保安全的前提下积极有序发展核电、推动化石能源清洁低碳高效开发利用、促进能源产业数字化智能化升级等方面提出了相关具体目标。

三、《规划》部署了哪些重点任务?

《规划》围绕先进可再生能源、新型电力系统、安全高效核能、绿色高效化石能源开发利用、能源数字化智能化等方面,确定了相关集中攻关、示范试验和应用推广任务,以专栏形式部署了相关示范工程,并制定了技术路线图。

一是先进可再生能源发电及综合利用技术方面。提出聚焦大规模高比例可再生能源开发利用,研发更高效、更经济、更可靠的水能、风能、太阳能、生物质能、地热能以及海洋能等可再生能源先进发电及综合利用技术,支撑可再生能源产业高质量开发利用;攻克高效氢气制备、储运、加注和燃料电池关键技术,推动氢能与可再生能源融合发展。

二是新型电力系统及其支撑技术方面。提出加快战略性、前瞻性电网核心技术攻关,支撑建设适应大规模可再生能源和分布式电源友好并网、源网荷双向互动、智能高效的先进电网;突破能量型、功率型等储能本体及系统集成关键技术和核心装备,满足能源系统不同应用场景储能发展需要。

三是安全高效核能技术方面。提出围绕提升核电技术装备水平及项目经济性,开展三代核电关键技术优化研究,支撑建立标准化型号和型号谱系;加强战略性、前瞻性核能技术创新,开展小型模块化反应堆、(超)高温气冷堆、熔盐堆等新一代先进核能系统关键核心技术攻关;开展放射性废物处理处置、核电站长期运行、延寿等关键技术研究,推进核能全产业链上下游可持续发展。

四是绿色高效化石能源开发利用技术方面。提出聚焦增强油气安全保障能力,开展常规油气和非常规油气勘探开发、输运和炼化领域相关关键核心技术攻关,有效支撑油气勘探开发和天然气产供销体系建设。聚焦煤炭绿色智能开采、重大灾害防控、分质分级转化、污染物控制等重大需求,形成煤炭绿色智能高效开发利用技术体系。突破燃气轮机相关瓶颈技术,提升燃气发电技术水平。

五是能源系统数字化智能化技术方面。提出聚焦新一代信息技术和能源融合发展,开展能源领域用数字化、智能化共性关键技术研究,推动煤炭、油气、电厂、电网等传统行业与数字化、智能化技术深度融合,开展各种能源厂站和区域智慧能源系统集成试点示范,引领能源产业转型升级。

四、《规划》提出了哪几个方面的保障措施?

为确保“十四五”期间能源科技创新工作有序开展,《规划》围绕创新协同机制、创新平台体系、成果示范应用、企业主体地位、技术标准体系、规划资金支持、科技国际合作、科技人才培养等8个方面,提出了相关保障措施。

一是健全能源科技创新协同机制。在加强部门协同基础上,指导地方完善能源科技配套政策,支持建立跨领域、跨学科的创新联合体。二是完善能源科技创新平台体系。建立健全国家、部门、地方、企业各级各类能源科技创新平台体系,构建开放合作、共创共享创新生态圈。三是推动能源科技成果示范应用。完善能源装备首台(套)政策,鼓励地方、用户制定配套措施,以“凡有必用”原则推进示范应用。四是突出企业技术创新主体地位。鼓励各类所有制企业围绕能源产业链、创新链开展强强联合和产学研深度协作,集中突破关键核心技术。五是优化能源行业技术标准体系。加快能源新型标准体系建设,培育发展社会团体标准,推进能源标准国际化。六是加大能源科技资金支持力度。吸引各类社会资本投资能源科技领域。七是加强能源科技创新国际合作。立足开放条件下自主创新,积极参与能源科技领域多边机制和国际组织的务实合作。八是加速能源科技创新人才培养。依托重大能源工程加速技术研发、技术管理、成果转化等方面的中青年骨干人才培养,满足跨学科专业人才供给。

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