2024-2030年能源工业与新能源技术市场动态聚焦分析及深度研究咨询报告



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第1章  能源科学技术现状与发展战略 3

1.1全人类共同的挑战6

1.1.1能源与环境的挑战6

1.1.2发展与减排之间的平衡7

1.1.3能源可持续供应形势严峻8

1.1.4化石能源清洁利用是近中期的重点10

1.1.5电力系统安全稳定运行面临新的挑战19

1.1.6提高能源利用效率是一致的选择22

1.2世界能源技术发展现状与趋势26

1.2.1能源结构和利用技术向低碳和近零排放演化26

1.2.2新能源技术正在降低对化石能源的依赖29

1.2.3提高能效在能源科学技术发展中地位凸现32

1.2.4电能存储与输配电技术发展迅速33

1.2.5碳捕获与封存是化石能源减排技术的新的发展方向36

1.2.6能源科技投入近年来持续增加40

1.2.7能源新技术的转化应用日益广泛45

1.3我国能源科学技术现状与基础47

1.3.1节能减排领域47

（一）发电领域50

(二)交通领域

(三)建筑领域50

(三)建筑领域50

(四)工业领域50

1.3.2化石能源领域50

(一)洁净煤能源利用与转换51

（二）煤能源资源化工52

（三）清洁石油资源化工与能源转化利用52

（四）燃油动力节约与洁净转换53

（五）天然气资源化工与能源利用53

1.3.3可再生能源与新能源领域54

1.3.4电能领域56

1.3.5气候变化领域58

1.4能源科学发展思路60

1.4.1能源科学的学科领域60

1.4.2指导思想与发展目标61

（一）节能减排62

（二）煤的清洁高效综合利用62

（三）可再生能源低成本规模化开发利用63

（四）超大规模输配电和电网安全保障64

（五）核能开发与利用63

（六）研发碳捕获与封存（CC S）技术63

（七）能源科学交叉前沿研究63

1.4.3能源科学发展重点的遴选原则63

 

第2章  节能减排，提高能效119

2.1节能减排科技发展概述119

2.2高能耗行业节能123

2.2.1基本范畴、内涵和战略地位123

2.2.2发展规律与发展态势127

2.2.3发展现状与研究前沿132

（一）钢铁行业发展现状13

（二）石油化工行业发展现状134

（三）燃煤发电的发展现状136

2.2.4总体发展现状及研究前沿139

（一）超（超）临界燃煤发电技术研究141

（二）整体煤气化联合循环技术研究146

2.2.5近中期支持原则与重点152

（一）冶金工艺过程中节能基础理论和关键技术153

（二）余热余压发电基础理论和关键技术153

（三）余热现显热回收基础理论和技术153

（四）余热回收高效换热设备及强化传热的理论与开发153

（五）石油化工过程用能和系统用能优化理论与技术研究154

（六）石油化工行业节能基础理论和关键技术研究154

（七）石油天然气开采节能基础理论和关键技术研究154

（八）信息技术在石油化工节能降耗中的应用研究154

（九）燃煤发电科学研究的重点154

（十）其他流体机械技术科学研究的重点155

2.3工业节能与污染物控制169

2.3.1基本范畴、内涵和战略地位169

2.3.2发展规律与发展态势173

2.3.3发展现状与研究前沿179

2.3.4近中期支持原则与重点181

（一）工业节能减排监管和评估软科学体系的发展和完善182

（二）能量转换和传递过程基础理论和关键技术研究182

（三）能量梯级综合利用和系统集成技术研究183

（四）先进动力循环技术研究183

（五）动力系统节能技术研究184

（六）新能源和绿色可替代能源研究184

（七）节能新产品和新技术研究184

（八）煤的高效清洁燃烧技术184

（九）工业大气污染治理技术研究184

（十）工业固体废弃物处理技术研究184

（十一）工业废水处理技术研究185

（十二）工业噪声治理技术研究185

2.4建筑节能185

2.4.1.基本范畴、内涵和战略地位185

2.4.2发展规律与发展态势187

2.4.3发展现状与研究前沿190

2.4.4近中期支持原则与重点193

（一）绿色建筑及资源评估软科学体系的发展和完善193

（二）建筑物本体的关键节能基本理论与制备技术研究193

（三）建筑设备的节能基础理论与关键技术研究194

（四）建筑热环境控制理论与关键技术研究194

（五）生态建筑新理念与建筑微气候的控制新机理研究194

（六）建筑节能与新能源、新材料学科交叉基础问题的研究195

2.5交通运输节能195

2.5.1基本范畴、内涵和战略地位195

2.5.2发展规律与发展态势197

2.5.3发展现状与研究前沿198

（一）内燃机动力技术发展现状198

（二）汽车辅助设备的节能20 0

（三）新能源动力系统研究现状20 1

（四）航空动力发展现状20 3

2.5.4近中期支持原则与重点20 4

（一）高效清洁内燃机燃烧理论与燃烧控制20 4

（二）替代燃料、混合燃料发动机燃烧与排放基础理论和关键技术20 4

（三）生物质能制备技术及对生态环境环境的影响20 4

（四）新能源交通动力系统共性关键技术20 5

（五）燃料电池基础理论与关键技术研究20 5

（六）航空发动机燃烧基础理论与关键技术20 5

（七）铁路运输节能技术研究20 5

2.6新型节能技术(电器与照明节能)20 5

2.6.1基本范畴、内涵和战略地位20 5

2.6.2发展规律与发展态势20 6

（一）家用电器节能20 7

（二）照明节能20 7

（三）电子器件节能20 8

2.6.3发展现状与研究前沿20 9

（一）冰箱20 9

（二）空调21 0

（三）热水器21 1

（四）照明节能21 1

（五）电子器件节能21 2

2.6.4近中期支持原则与重点21 4

（一）新型替代工质制冷技术215

（二）热驱动制冷技术215

（三）热泵技术215

 

第3章  煤与化石能源223

3.1洁净煤能源利用与转换223

3.1.1基本范畴、内涵和战略地位22 4

3.1.2发展规律与发展态势22 5

3.1.3发展现状与研究前沿23 4

3.1.4近中期支持原则与重点23 8

（一）燃煤污染物的形成机理和控制技术23 8

（二）基于煤炭的高效清洁利用技术23 8

3.2清洁石油资源化工与能源转化利用23 9

3.2.1基本范畴、内涵和战略地位23 9

（一）石油化工缺乏持续发展的有力保障24 0

（二）迫切需要提高对能源的综合利用和清洁利用24 1

（三）对清洁能源转化利用与石油资源化工技术进步提出了更高的要求24 2

（四）石油化工原料供需矛盾突出，急需发展炼化一体化技术24 3

3.2.2发展规律与发展态势24 4

（一）产品清洁化、高性能化与生产过程清洁化24 4

（二）一体化综合利用24 4

（三）高效利用劣质资源和拓展原料范围24 5

（四）二次能源与化工资源接替24 6

3.2.3发展现状与研究前沿24 6

（一）与国家石油安全战略相适应24 7

（二）与建设节约型经济相适应24 7

（三）与可持续发展相适应24 8

3.2.4近中期支持原则与重点24 8

（一）重油高效洁净转化利用的基础研究24 9

（二）非常规石油资源开发利用的基础科学问题研究24 9

（三）清洁和超清洁车用燃料生产的基础科学问题研究24 9

（四）支撑石油加工-石油化工一体化发展的基础科学问题研究24 9

3.3燃油动力节约与洁净转换24 9

3.3.1基本范畴、内涵和战略地位24 9

3.3.2发展规律与发展态势25 0

3.3.3发展现状与研究前沿25 2

3.3.4近中期支持重点与原则26 2

3.4天然气资源化工与能源利用26 2

3.4.1基本范畴、内涵和战略地位26 2

3.4.2发展规律与发展态势26 5

3.4.3发展现状与研究前沿26 6

3.4.4近中期支持原则与重点26 8

（一）拟解决的关键科学问题26 8

（二）优先发展领域26 9

（三）主要研究方向27 0

 

第4章  可再生能源与新能源28 2

4.1太阳能28 2

4.1.1基本范畴、内涵和战略地位28 2

4.1.发展规律与发展态势28 4

（一）太阳能光热利用285

（二）太阳能热发电28 9

（三）太阳能光伏发电294

（四）太阳能制氢299

4.1.3太阳能利用前沿30 0

（一）太阳能光热利用30 1

（二）太阳能热发电系统特性及其运行优化30 1

（三）太阳能光伏发电材料、器件、系统特性及其运行优化30 1

（四）太阳能－氢能转化过程的热物理问题30 1

4.1.4近中期支持重点30 1

（一）太阳能光热利用的基础问题30 1

（二）太阳能热发电30 2

（三）太阳能光伏发电30 3

4.2生物质能30 6

4.2.1基本范畴、内涵和战略地位30 6

4.2.2发展规律与发展态势30 7

4.2.3发展现状与研究前沿30 9

（一）热化学转化技术30 9

（二）生物化学转化技术31 4

4.2.4近中期支持原则与重点317

（一）生物质热解液化技术及基础317

（二）生物质高效气化工艺31 8

（三）先进生物质气化发电技术和系统31 8

（四）生物质燃气和燃油精制技术及相关基础31 8

（五）秸秆先进燃烧发电、生物质混烧技术及相关基础31 8

（六）沼气发电技术及相关基础31 9

（七）纤维素转化乙醇相关基础问题31 9

（八）微生物制氢技术基础31 9

（九）微生物燃料电池以及水生植物利用相关基础问题31 9

4.3氢能32 1

4.3.1基本范畴、内涵和战略地位32 1

4.3.2发展规律与发展态势322

（一）国际能源署（I EA ）的氢能战略323

（二）美国的氢能发展战略32 5

（三）欧盟的氢能发展战略32 8

（四）日本的氢能发展战略32 9

（五）其它发达国家的氢能发展33 0

（六）国际最新态势33 1 （七）中国的氢能发展33 4

4.3.3氢能发展现状与研究前沿33 7

（一）氢能制备技术的现状与前沿33 7

（二）储氢技术的现状与前沿34 0

（三）燃料电池技术及其它氢能利用技术的研究现状与前沿34 2

4.3.4氢能近中期支持原则与重点34 3

（一）在氢能制备领域34 3

（二）在氢能存储与输运领域34 4

（三）在氢能转化与利用领域34 4

4.3.5规划战略34 5

（一）制氢研究方面34 5

（二）储氢及输运研究方面34 6

（三）燃料电池及氢能利用技术研究方面34 6

4.4风能34 8

4.4.1基本范畴、内涵和战略地位34 8

4.4.2发展规律与发展态势34 8

（一）风资源评估研究方面34 8

（二）风电机组研究方面34 9

（三）风电并网研究方面35 0

（四）近海风电方面研究35 1

4.4.3发展现状与研究前沿35 1

（一）发展现状35 1

（二）研究前沿35 4

4.4.4近中期支持重点与原则35 7

（一）近中期支持原则35 7

（二）反映中国复杂地形特点的风电场模拟研究35 8

（三）适合中国风电场实际工况特点的风电叶片气动优化设计研究35 8

（四）风电机组空气动力与结构动力特性及优化设计理论研究35 8

（五）大型风电机组优化控制研究35 8

（六）大型风电场同电力系统相互影响的分析研究35 9

（七）近海风电机组关键技术研究35 9

4.4.5规划与战略35 9

4.5水能科学36 0

4.5.1基本范畴、内涵和战略地位36 0

4.5.2发展规律与发展态势36 1

（一）流域及跨流域水能综合规划36 1

（二）复杂环境下水电能源优化运行36 1

（三）水电机组安全稳定运行36 2

（四）巨型水力发电机组与大型抽水蓄能机组36 2

4.5.3发展现状与研究前沿36 3

（一）气候变化条件下流域水能开发的长期生态学效应36 3

（二）复杂水电能源多维广义耦合系统优化决策理论与方法36 3

（三）巨型水力发电机组的在线状态监测与故障诊断36 4

（四）巨型水力发电机组设计与制造36 4

4.5.4近中期支持原则与重点36 4

（一）优先资助领域36 5

（二）重点研究方向36 5

4.6海洋能及其利用36 8

4.6.1基本范畴、内涵和战略地位36 8

4.6.2研究现状与发展态势36 8

（一）波浪能36 8

（二）潮汐能37 0

（三）海流能37 0

（四）温差能37 1

4.6.3发展趋势与研究前沿37 1

（一）发展趋势37 2

（二）研究前沿37 2

4.6.4近中期支持原则与重点37 4

（一）重点支持的原则37 4

（二）近期支持的重点37 4

（三）中期支持的重点37 4

（四）重点研究方向37 4

4.7核能37 6

4.7.1基本范畴、内涵和战略地位37 6

4.7.2发展规律与发展态势37 6

4.7.3发展现状与研究前沿37 8

4.7.4近中期支持原则与重点38 1

（一）大型先进压水堆38 1

（二）快堆技术38 1

（三）第四代先进核能技术38 2

（四）核聚变堆385

4.7.5规划与战略38 7

4.8天然气水合物38 8

4.8.1天然气水合物能源基本范畴、内涵和战略地位38 8

4.8.2天然气水合物能源发展规律与发展态势38 8

（一）经济、高效、安全的NG H 资源开采方法38 9

（二）全面、综合的NG H 环境影响评估38 9

（三）清洁、高效的NG H 应用技术38 9

4.8.3天然气水合物能源发展现状与研究前沿390

（一）NG H 资源开采390

（二）NG H 环境影响392

（三）NG H 资源应用393

4.8.4天然气水合物能源近中期支持原则与重点395

（一）NG H 开采方法395

（二）NG H 开采实验模拟395

（三）NG H 环境影响评价395

（四）NG H 应用技术396

4.8.5规划与战略396

4.9地热与其它397

4.9.1基本范畴、内涵和战略地位397

4.9.2发展规律与发展态势397

4.9.3发展现状与研究前沿398

（一）地热发电技术发展现状398

（二）地热直接利用技术发展现状399

（三）增强型地热系统技术发展现状399

（四）地热能学科研究前沿40 0

4.9.4近中期支持原则与重点40 1

（一）近期（十三五）支持重点领域40 1

（二）中期（十四五）支持重点领域40 1

4.9.5规划与战略40 2

4.10可再生能源储存、转换与多能互补系统40 3

4.10.1基本范畴、内涵和战略地位40 3

4.10.2可再生能源储存及转换发展态势、现状与研究前沿40 3

（一）可再生能源储能技术的发展态势、发展现状40 3

（二）可再生能源热（冷）能存储的研究前沿40 6

（三）可再生能源用于电力系统储能的研究前沿40 7

（四）可再生能源化学存储的研究前沿40 8

4.10.3多能互补系统的发展态势、现状与研究前沿40 9

（一）多能互补类型40 9

（二）多能互补的运行和控制41 0

（三）多能互补的研究前沿41 1

（四）多能互补的发展趋势41 2

4.10.4近中期支持原则与重点建议41 2

（一）储能技术41 2

（二）多能互补413

4.11可再生能源近中期重点支持方向415

4.11.1太阳能近中期重点支持方向415

（一）光热利用的基础问题415

（二）太阳能热发电方面415

（三）太阳能光伏发电方面415

4.11.2生物质能转换利用中的重点研究方向及内容416

（一）重大交叉领域建议416

（二）生物质热解液化、高效气化工艺技术基础416

（三）生物质燃气和燃油精制技术及相关基础416

（四）纤维素转化乙醇相关基础问题416

4.11.3氢能领域417

（一）以化石燃料为基础的氢能集成系统417

（二）太阳能光解水制氢417

（三）核能制氢417

（四）生物质制氢417

4.11.4风能研究近中期支持重点41 8

（一）反映中国复杂地形特点的风电场模拟研究41 8

（二）适合中国风电场实际工况特点的风电叶片气动优化设计研究41 8

（三）风电机组空气动力与结构动力特性及优化设计理论研究41 8

（四）大型风电机组优化控制研究41 8

（五）大型风电场同电力系统相互影响的分析研究41 9

（六）近海风电机组关键技术研究41 9

4.11.5核能方面重点研究方向包括41 9

（一）燃料循环技术41 9

（二）核能的综合利用420

（三）超临界水堆420

（四）Z箍缩驱动聚变能源堆420

（五）Z箍缩聚变能的基础问题研究420

4.11.6天然气水合物能源近中期支持重点42 1

（一）NG H 环境影响评价42 1

（二）NG H应用技术42 1

 

第5章  电能转换、输配、储存及利用44 0

5.1大规模可再生能源电力输送及接入44 0

5.1.1基本范畴、内涵和战略地位44 0

5.1.2发展规律与发展态势44 2

（一）发展规律44 2

（二）主要发展趋势44 3

5.1.3发展现状分析与前沿44 5

5.1.4近中期支持重点与原则44 7

（一）风能和太阳能预测44 7

（二）大型风电场和光伏发电站动态等值模型和参数44 8

（三）大规模风电和光伏发电输电方式及接入44 8

（四）大规模风电场和光伏电站随机功率波动特性的研究44 8

（五）大规模可再生能源电力并网准则与检测技术44 8

5.2智能电网44 9

5.2.1基本范畴、内涵和战略地位44 9

5.2.2发展规律与发展态势45 0

5.2.3发展现状与研究前沿45 1

5.2.4近中期支持原则与重点45 5

（一）智能电网自愈及其支撑技术的理论与方法45 5

（二）智能电网互动及其支撑技术的理论与方法45 6

（三）智能电网安全及其支撑技术的理论与方法45 6

（四）智能电网高质量及其支撑技术的理论与方法45 8

（五）智能电网兼容及其支撑技术的理论与方法45 8

（六）智能电网市场化及其支撑技术的理论与方法45 9

（七）智能电网资产优化及高效运行的理论与方法46 0

5.3特高压输变电46 1

5.3.1基本范畴、内涵和战略地位46 1

5.3.2发展规律与发展态势46 2

（一）特高压输电线路电晕特性46 4

（二）特高压输电线路电磁环境特性46 4

（三）特高压输电线路长空气间隙放电特性46 4

（四）特高压输电线路和设备外绝缘特性46 4

（五）特高压输电线路潜供电弧特性与抑制技术46 4

（六）特高压输电线路对邻近电磁敏感系统的电磁影响与防护技术46 4

（七）特高压输电线路导线舞动及其抑制方法46 5

（八）特高压输变电设备电工材料的参数特性46 5

（九）特高压输变电设备绝缘材料的老化与寿命评估46 5

（十）特高压直流换流阀电压分布特性与多物理场耦合特性46 5

（十一）特高压GI S系统极快速瞬态过电压以及绝缘系统的响应特性46 5

（十二）特高压GI S断路器的开断性能及其关键技术46 6

（十三）特高压换流变压器复合电场分布以及绝缘系统的响应特性46 6

（十四）特高压换流变压器电磁振动特性与噪声抑制方法46 6

（十五）特高压输电线路与设备运行状态检测与评估技术46 6

（十六）特高压输变电系统的可靠性与风险评估46 6

（十七）灾害空间天气对特高压输变电系统的影响分析46 6

（十八）先进输电技术46 7

5.3.3发展现状与研究前沿46 7

5.3.4近中期支持原则与重点46 9

（一）特高压输电线路电晕特性46 9

（二）特高压输电线路电磁环境特性46 9

（三）特高压输电线路长空气间隙放电特性46 9

（四）特高压输电线路和设备外绝缘特性47 0

（五）特高压输电线路潜供电弧特性与抑制技术47 0

（六）特高压输电线路对邻近电磁敏感系统的电磁影响与防护技术47 0

（七）特高压输电线路导线舞动及其抑制方法47 0

（八）特高压输变电设备电工材料的参数特性47 0

（九）特高压输变电设备绝缘材料的老化与寿命评估47 0

（十）特高压直流换流阀电压分布特性与多物理场耦合特性47 0

（十一）特高压GI S系统极快速瞬态过电压以及绝缘系统的响应特性47 1

（十二）特高压GI S断路器的开断性能及其关键技术47 1

（十三）特高压换流变压器复合电场分布以及绝缘系统的响应特性47 1

（十四）特高压换流变压器电磁振动特性与噪声抑制方法47 1

（十五）特高压输电线路与设备运行状态检测与评估技术47 1

（十六）特高压输变电系统的可靠性与风险评估47 1

（十七）灾害空间天气对特高压输变电系统的影响分析47 2

（十八）先进输电技术47 2

5.4储能储电系统47 3

5.4.1基本范畴、内涵和战略地位47 3

5.4.2发展规律与发展态势47 4

5.4.3发展现状与研究前沿47 4

（一）抽水蓄能47 4

（二）压缩空气储能47 5

（三）惯性储能47 5

（四）超导磁储能47 6

（五）超级电容器储能47 7

（六）电池储能47 8

5.4.4近中期支持原则与重点48 0

（一）储能技术自身的发展48 0

（二）储能技术的应用研究48 1

5.5智能高压电力装备48 3

5.5.1基本范畴、内涵和战略地位48 3

5.5.2发展规律与发展态势48 4

（一）发展规律48 4

（二）主要发展趋势485

5.5.3发展现状与研究前沿48 7

5.5.4近中期支持原则与重点490

（一）高压电力装备故障产生机理及故障特征信息490

（二）高压电力装备故障信息传感理论和传感器研究490

（三）高压电力装备故障辨识与定位理论及技术491

（四）高压电力装备状态评估及寿命管理491

（五）高压开关电器智能操作理论及技术491

（六）高压电力装备的通讯与信息平台技术491

5.6电力电子器件和系统492

5.6.1基本范畴、内涵和战略地位492

5.6.2发展规律与发展态势493

（一）高压、大电流功率器件494

（二）高压、大电流功率器件系统工作可靠性495

（三）中小功率电力电子器件495

（四）基于新材料的电力电子器件496

（五）高频功率无源元件496

5.6.3发展现状与研究前沿497

（一）高压大电流功率器件497

（二）高压、大电流功率器件系统工作可靠性497

（三）中小功率器件498

（四）新材料电力电子器件499

（五）高频功率无源元件50 1

5.6.4近中期支持原则与重点50 1

（一）以I GB T为核心的高压大电流功率器件及集成技术研究50 2

（二）宽带隙半导体功率器件核心技术研究50 2

（三）高性能、集成化中小功率电力电子器件及系统技术研究50 2

（四）高频功率无源元件研究50 3

5.7电能高效利用与节电50 4

5.7.1基本范畴、现状和战略地位50 4

5.7.2发展趋势与研究前沿50 6

（一）节电调度50 6

（二）电能质量控制50 7

（三）终端用户能源消费管理50 7

（四）变压器节电50 7

（五）电机节电50 7

（六）高耗能电气设备节电50 8

（七）电梯节电50 8

（八）空调节电50 8

（九）照明节电50 8

5.7.3近中期支持方向、重点及交叉研究方向50 9

（一）考虑多能源情况下的节电调度50 9

（二）动态电能质量控制技术与设备50 9

（三）电能供给侧与消费侧的最优配合50 9

（四）大功率工业负载的开关电源技术及其非线性电能计量51 0

（五）空调控制技术及新型节电空调51 0

5.8电气交通与运载系统51 1

5.8.1基本范畴、内涵和战略地位51 1

5.8.2发展规律与发展态势513

（一）电气化513

（二）均应用综合能源管理技术优化组合513

（三）朝着高速、高效、低排放的方向发展513

（四）大量应用高效节能的新材料和新型器件51 4

5.8.3发展现状分析与前沿51 4

（一）电动汽车51 4

（二）轨道交通515

（三）船舶交通516

（四）多电飞机与空间飞行器517

5.8.4近中期支持原则与重点建议517

（一）近中期支持原则517

（二）近中期期支持重点517

5.9超导电力技术51 9

5.9.1基本范畴、内涵和战略地位51 9

（一）超导电力技术的基本范畴51 9

（二）超导电力技术的内涵51 9

（三）超导电力技术的战略地位52 1

5.9.2发展规律与发展态势52 1

（一）向更高电压等级或更大容量方向发展52 1

（二）向原理多样化和功能集成化方向发展52 1

（三）与智能电网技术的发展需求相结合52 1

（四）为新能源的发展服务522

5.9.3发展现状分析与前沿522

（一）超导材料522

（二）超导电力应用基础522

（三）超导电力技术应用523

5.9.4近中期支持原则与重点建议52 4

（一）近中期支持的原则52 4

（二）近中期支持的重点52 4

（一）大规模可再生能源电力输送及接入参考文献52 5

（二）智能电网参考文献52 5

（三）特高压输变电参考文献52 6

（四）储能储电系统主要参考文献52 6

（五）高压电力装备参考文献52 7

（六）电力电子器件和系统参考文献52 7

（七）电能高效利用与节电参考文献52 8

（八）电气交通与运载系统参考文献52 8

（九）超导电力技术参考文献52 9

 

第6章  温室气体控制与无碳-低碳系统53 3

6.1温室气体控制的领域范畴与现状53 3

6.1.1温室气体控制的领域范畴53 3

（一）气候变化事实、影响及原因53 3

（二）各国对温室气体控制问题的态度及相应对策53 4

（三）我国温室气体排放状况53 6

（四）温室气体减排和控制措施和技术53 7

6.1.2温室气体控制的现状54 0

（一）温室气体控制系统54 0

（二）二氧化碳输送54 0

（三）二氧化碳封存54 0

（四）二氧化碳利用54 1

（五）温室气体控制研究的现状分析54 2

6.2能源动力系统的减排科学与技术54 4

6.2.1基本范畴、内涵和战略地位54 4

6.2.2发展规律与发展态势54 4

6.2.3发展现状与研究前沿54 5

（一）燃烧后分离二氧化碳54 6

（二）燃烧前分离二氧化碳54 7

（三）纯氧/二氧化碳（O 2/C O2 ）循环54 9

6.2.4近中期支持原则与重点55 1

（一）温室气体控制研究的近中期支持原则55 1

（二）近中期支持重点55 2

6.3无碳-低碳能源科学与技术55 4

6.3.1基本范畴、内涵和战略地位55 4

6.3.2发展规律与发展态势55 5

（一）低碳产品合成技术55 5

（二）新型清洁煤燃烧技术55 6

（三）劣质煤利用55 6

（四）弱还原性煤的综合利用生产技术55 6

6.3.3发展现状与研究前沿55 6

（一）发展现状55 6

（二）研究前沿55 8

6.3.4近中期支持原则与重点56 0

（一）重点支持技术的原则56 0

（二）2010 -2023 年重点支持的技术56 0

6.4无碳-低碳能源化工与工业56 2

6.4.1基本范畴、内涵和战略地位56 2

6.4.2发展规律与发展态势56 2

（一）发展规律56 3

（二）发展趋势56 4

6.4.3发展现状与研究前沿56 6

（一）二氧化碳吸收法捕集技术56 6

（二）二氧化碳吸附捕集技术56 7

（三）二氧化碳膜分离捕集技术56 8

（四）二氧化碳耦合捕集技术57 0

（五）能源化工与工业的二氧化碳捕集集成技术57 0

6.4.4近中期支持原则与重点57 0

（一）二氧化碳吸收法捕集技术57 1

（二）二氧化碳吸附法捕集技术57 1

（三）二氧化碳膜分离法捕集技术57 1

（四）二氧化碳耦合捕集技术57 1

（五）能源化工与工业与二氧化碳捕集集成技术57 1

6.5低碳型生态工业系统57 2

6.5.1基本范畴、内涵和战略地位57 2

6.5.2发展规律与发展态势57 3

（一）发展规律57 3

（二）发展趋势57 4

6.5.3发展现状与研究前沿57 6

（一）循环经济发展模式57 7

（二）二氧化碳分离与资源化利用57 7

（三）多技术集成57 8

6.5.4近中期支持原则与重点57 8

（一）清洁生产替代与能量梯级利用技术研究57 9

（二）碳资源生态化循环利用关键技术研究57 9

（三）生物固碳技术的开发与应用研究57 9

（四）低碳循环经济生态工业大系统集成技术研究57 9

（五）低碳型循环经济生态工业系统决策与支撑研究57 9

6.6研究建议58 0

6.6.1控制二氧化碳排放的洁净煤技术58 0

6.6.2燃烧与二氧化碳分离一体化系统集成创新58 0

6.6.3煤基液体燃料生产与二氧化碳分离一体化系统创新58 0

6.6.4加快发展先进的二氧化碳捕集分离技术58 0

6.6.5加强C O2 储存和利用的研究58 1

6.6.6低碳排放型工业系统研究58 2

 

第7章  能源科学优先发展与交叉领域

7.1节能减排、提高能效研究58 8

7.2煤与化石燃料590

7.2.1优先领域590

7.2.2重大交叉领域590

7.3可再生能源590

7.3.1太阳能利用与建筑节能590

7.3.2太阳能利用与环境保护591

7.3.3多能源供应体系下的能量利用系统优化591

7.3.4太阳－植物光合作用591

7.3.5太阳能化学与生物转化的基础科学问题研究591

7.3.6太阳能规模制氢与燃料电池耦合系统关键技术研究593

7.3.7燃料电池多尺度复杂结构中耦合的基本问题594

7.3.8高效低成本规模化的多相界面及多相流储氢体系的理论与技术594

7.3.9微生物燃料电池以及水生植物利用相关基础问题595

7.3.10风、水、光互补系统设计、运行与控制595

7.3.11基于生物质能-太阳能的农村多能互补系统设计、运行与控制595

7.3.12多能互补网络596

7.4电能596

7.4.1本领域重点支持方向596

（一）大规模可再生能源的电力输送与接入596

（二）智能电网的关键科学技术问题597

（三）多元复合储能系统及其应用598

（四）特高压绝缘技术与环境特性598

（五）高压大电流电力电子元器件和集成技术599

（六）复杂电力电子系统599

（七）先进电机系统-工业节能60 0

（八）电气交通与运载系统学科布局、重点交叉领域建议60 1

（九）超导装置中的基础问题60 2

（十）多场作用下电介质的性能及环境友好的电工材料60 2

（十一）环境友好的电介质材料60 3

7.4.2本领域重点交叉支持方向60 3

（一）智能电网的信息平台（与信息交叉）60 3

（二）风能与太阳能的短期预测与电力调度（与气象交叉）60 4

（三）大容量高密度储能技术（与化学、材料交叉）60 4

（四）新型电工材料（与材料交叉）60 5

（五）高效节能的照明技术（与光电、微电子、半导体交叉）、60 5

7.5温室气体控制与无碳-低碳系统60 5

7.5.1控制C O2 排放的洁净煤技术60 6

（一）燃烧与C O2 分离一体化系统集成创新60 6

（二）煤基液体燃料生产与C O2 分离一体化系统创新60 6

7.5.2加快发展先进的C O2 捕集分离技术60 6 （一）吸收法60 6

（二）膜分离法60 7

（三）吸附法60 7

7.5.3加强C O2 储存和利用的研究60 7

（一）C O2 储存60 7

（二）C O2 的化学利用60 7

7.5.4低碳排放型工业系统研究60 8

 

第8章  发展建议61 1

8.1节能减排、提高能效研究建议61 1

8.1.1高能耗行业节能研究建议61 1

8.1.2工业领域节能研究建议61 1

8.1.3建筑节能领域建议61 2

8.1.4交通领域节能研究建议613

8.2煤与石油研究发展建议613

8.2.1科研平台及条件建设613

（一）建立洁净煤转化及利用科研平台613

（二）建设煤分级转换多联产研究平台61 4

（三）建设多种污染物协同脱除研究平台615

（四）建立完善的催化研究平台615

（五）建立创新的化工技术和过程平台616

8.2.2其它建议616

8.3可再生能源617

8.3.1加大在可再生能源领域的经费支持力度617

8.3.2加大培养多学科交叉综合性人才的力度617

8.3.3建立国家级可再生能源研究平台61 8

8.3.4加强国际交流与合作61 8

8.3.5鼓励主要学术杂志开设可再生能源专刊或特刊61 8

8.4电能转换、输配、储存及利用61 9

8.4.1智能电网研究建议61 9

8.4.2特高压输变电技术建议620

8.4.3储能储电系统建议620

8.4.4高压电力装备建议62 1

8.4.5电力电子器件和系统建议62 1

8.4.6超导电力技术建议622

 

第9章  我国能源与经济展望

9.1 2018年中国能源消费概况

9.22018年全年能源消费总量统计

9.3 1995-2018年中国能源消费总量统计

9.4 2020年中国能源消费情况

9.5 2018年中国经济展望

9.5.1 2020年中国经济回顾

9.5.22018年中国经济展望

图表目录（部分）

图1-1部分国家人均能源消费量与人均GD P比较56

图1-2中国化石能源使用产生的二氧化碳排放量57

图1-3 2010-2018年中国电力生产量58

图1-4 2009-2018年中国能源消费总量及构成58

图1-5 2009-2018年中国石油对外依存度61

图1-6 2009-2018年中国煤炭进出口变化情况62

图1-7 2009-2018年年世界能源消费结构63

图1-8 2009-2018年年我国能源消费结构64

图1-9 2009-2018年年我国煤炭消费量及增速64

图1-10 2009-2018年年中国石油产量及增速65

图1-11 2009-2018年年我国电力消费量变化情况68

图1-122009-2018年年中国电力投资构成70

图1-13按GDP指数计算的我国单位GD P 能耗72

图1-14 世界主要国家的平均风机规模75

图1-15利用纤维生物质提取第二代生物燃料的过程78

图1-16通过气化利用纤维质生物质生产第二代生物燃料79

图1-17不同电能存储技术的存储效率和额定功率82

图1-18 C C S技术示意图85

图1-19 捕获系统示意图86

图1-20主要OEC D国家19 74 ~20 0 8年能源R&D预算变化情况89

图1-21 主要OEC D国家能源R&D预算对比90

图1-22不同能源科技占OE CD国家总能源R&D投入比例90

图1-23不同核能科技占主要OE CD国家核能R&D投入比例91

图1-2 4主要OEC D国家不同化石能源科技R&D投入91

图1-25 不同可再生能源科技占主要OE CD国家可再生能源R&D投入92

图1-2 6世界范围内新能源和可再生能源科学技术投资构成93

图1-2 7不同发电技术所处的发展阶段及减排潜力94

图1-2 8工业能源技术所处的发展阶段及减排潜力94

图1-29 建筑和电器用品方面技术所处的发展阶段及减排潜力95

图1-3 0交通运输能源技术所处的发展阶段及减排潜力95

图2-1我国一次性能源消费的行业结构（数据来源国家统计局，国家发改委）123

图2-22005-2030年世界一次能源消费及预测12 4

图2-3各类发电技术的投资比较(图中英文需要用中文表示)12 5

图2-4几类典型发电技术的热力学第一效率比较(图中英文需要用中文表示)12 5

图2-5中国的重工业比例的变化17 0

图2-6一次能源总供应中各类能源所占比例17 1

图2-7中美两国的能源消耗对比图18 6

图2-8 2023年我国建筑能耗预测图18 7

图2-9中国期刊论文数目的变化趋势19 2

图3-1世界一次能源消费构成223

图3-2中国一次能源消费构成223

图33天然气相关研究的的总体思路26 9

图4-1太阳能利用与建筑一体化28 6

图4-2太阳能复合空调系统28 7

图4-3太阳能发电的技术途径29 0

图4-4太阳能制氢的途径30 0

图4-5生物质利用过程的碳循环30 6

图4-6生物质能利用途径示意图30 8

图4-7秸秆直燃发电方面自有新技术示范项目31 0

图4-8江苏兴化55M W生物质气化—蒸汽联合循环发电厂31 1

图4-9英国W e l l m an 的25 0k g/h生物质热解液化装置31 2

图4-10 厌氧消化器315

图4-1 1日本厌氧发酵制氢工厂以及光生物制氢工厂317

图5-1世界风电装机容量44 0

图5-2我国有效风功率密度分布图44 1

图5-3电力电子器件分类49 3

图5-4功率半导体器件的功率频率乘积49 4

图5-5全国电能消耗分布50 4

图6-1“V i s i o n 21 ”远景计划53 5

图6-2欧洲“未来能源计划”53 5

图6-3地质封存方案概览54 1

图6-4 I GC C或天然气重整发电系统回收C O2 54 8

图6-5天然气发电系统回收C O2 54 8

图6-6超临界发电系统回收C O2 54 9

图6-7煤粉燃烧O2 /C O2 循环系统54 9

图6-8具有O 2/C O2 的M A T I A NT 循环系统55 0

图8-1催化科学和技术研究平台涉及的关键单元616

表1-1温室气体排放与气候变化的关系55

表1-2 1993 年以来我国能源消费缺口60

表1-3 2002 ~2014 年我国电源结构变化情况66

表1-4我国可再生能源装机容量及目标66

表1-5近年来发电设备平均利用小时数变化情况（单位：小时）69

表1-6我国历年单位GD P能耗72

表1-7近几年我国能源利用效率变化情况73

表1-8海洋可再生能源利用技术发展状态77

表1-9不同国家电力生产的电厂直接使用及输配电损失83

表1-10 C C S系统构成部分的技术发展现状88

表1-1 0部分关键能源技术的相关学科基础10 9

表2-1煤/天然气为燃料的能源动力系统发展13 7

表４-1 I EA 氢能项目323

表4-2氢能燃料倡议计划33 1

表4-3核能领域代表性学术期刊的影响因子的变化情况（2007-2014 ）37 9

表4-4核工程领域代表性学术期刊发表论文数量变化表（2007-2014 ）37 9

表4-5中国学者历年发表论文数量38 0

表5-1近年国际超导电力技术研发的典型事例523

表6-1温室气体控制研究的现状分析54 2

表6-2不同发电系统中用传统方法从尾气分离C O2 的比较54 7

表6-3天然气与煤发电系统回收C O2 比较(煤价格15$/GJ ，天然气价格2$/GJ )54 8

表9-1 1995-2020年中国能源消费总量统计

表9-2 1995-2020年中国能源消费构成

表9-3 2020年中国煤炭消费

表9-4中国 GDP季度增速（单位：%）

表9-5月度社会消费品零售总额同比增速（单位：%）

表9-6 2005-2018年三大需求对中国 GDP贡献度

表9-7中国对外贸易月度变化情况（单位：百万美元，%

表9-8 2014-2018年中国经济指标