2022年能源领域前沿科技发展态势及2023年趋势展望
在癸卯新年到来之际，国际技术经济研究所全体同仁祝各位读者朋友新年快乐、幸福安康。感谢大家长久以来的关注和支持，也期待未来我们能一直有你相伴。我们将在春节期间连续九天献上专题文章“年度科技发展态势总结与展望”，希望能为读者朋友们提供些许参考。本文为能源领域专题。
一、世界能源领域2022年态势总结
俄乌冲突下能源武器化趋势加剧，全球能源供应格局正在改变。俄乌冲突爆发后，以美国为首的西方国家对俄实施多轮制裁，尤其是能源领域。美国参众两院通过禁止从俄罗斯进口石油、天然气、煤炭和其他能源产品的法案。英国宣布在2022年底前全部停止从俄罗斯进口煤炭和石油，并尽快结束天然气进口。欧盟不再与俄签订新的煤炭供应合同，并逐步减少进口俄罗斯石油。俄罗斯则要求向不友好国家和地区供应天然气时将改用卢布结算。下半年“北溪”天然气管道泄漏更是加剧了欧洲能源紧张局势。在此背景下，俄罗斯对欧洲的天然气供应锐减，已降至欧盟天然气进口量的9%。欧洲不断增加从美国进口液化天然气力度。目前美国占欧盟液化天然气采购总量的近一半，成为仅次于挪威的欧盟第二大天然气供应国。此外，欧洲诸国调整了能源政策，加强与中东、非洲等国能源合作，建立了能源新的供应关系。
能源短缺使得核电迎来“复苏”，多国暂停核退役或重启核电计划。在俄乌冲突持续、全球极端气候频现等背景下，核电作为一种清洁、高效、运行稳定的能源备受关注。美国拜登政府宣布在《降低通货膨胀法案》下向美能源部爱达荷国家实验室投入1.5亿美元，升级其核能基础设施，加强核能研发。美国与波兰宣布建立核能战略伙伴关系，支持波兰建设首座核反应堆。法国总统马克龙强调核电是法国实现“能源独立”的关键，计划从2028年开始新建6个核电机组。英国在新版《能源安全战略》中强调核电重要地位，将开发8个新的大型核电项目，并新建多座模块化小堆。德国延长原计划2022年12月关闭的3座核电站运营时间。比利时政府宣布将2025年废除核能的计划延后十年。韩国计划到2030年将核电在电力结构中的占比提高至33%，发电量达到2017亿千瓦时。日本首相岸田文雄加速推进核电重启进程，计划到2023年秋季使核电机组的重启数量从目前的10个增加到17个。
多国推出新的氢能项目，新技术不断涌现。美国国家可再生能源实验室开发出“太阳能热化学（STCH）制氢”技术，该技术比常规电解水制氢效率更高。英国结合氢燃料锅炉、电空气源热泵和智能控制技术，开发出全球首个智能氢混合供热系统，提供了一种安全、廉价的供热方案。日本千代田株式会社完成全球首次甲基环己烷运输；川崎重工的全球第一艘液化氢运输船Suiso Frontier将澳大利亚生产的氢气成功运抵日本。加拿大PyroGenesis公司推出通过热等离子热解从碳氢化合物中生产氢的制氢技术，其理论电力成本比水电解法低3倍；加拿大海洋技术公司Cellula Robotics开发出由氢燃料电池驱动的自主水下航行器Solus-LR，扩展了氢能在军事领域应用。
二、世界能源领域2023年趋势展望
主要国家清洁能源转型步伐加速，新项目将陆续落地。美国能源部宣布在《两党基础设施法案》框架下投入3000万美元用于发展风电技术，降低陆上风电和海上风电项目成本，使美国到2030年达到30吉瓦的海上风电装机规模；美能源部、内政部、商务部和交通部联合启动了一项“漂浮式海上风电行动计划”，推动美国漂浮式海上风电设计、开发和制造；美能源部发布《定日镜联盟路线图》，对定日镜的研究和部署进行规划，目标是降低聚光太阳能发电系统成本，到2030年使其发电成本降到每千瓦时0.05美元；美国能源部在“能源攻关计划”框架下相继部署三项领域攻关计划，加速推进地热能、海上风能和工业供热领域的清洁转型，助力其实现能源转型目标。欧洲国家加强能源安全合作，德国和丹麦宣布在波罗的海投资90亿美元新建一个海上风力发电中心；德国、丹麦、瑞典、波兰、芬兰、爱沙尼亚、拉脱维亚、立陶宛八国签署“马林堡宣言”，加强海上风电合作，计划在2030年将波罗的海地区海上风电装机容量从目前的2.8吉瓦提高至19.6吉瓦。韩国发布首个《氢经济发展基本规划》，拟到2050年在全国建立2000多处加氢站，并使氢能占最终能源消耗的33%、发电量的23.8%，成为超过石油的最大能源。澳大利亚启动建设全球首个抽水蓄能+制氢综合项目，其包括600兆瓦抽水蓄能、300兆瓦制氢、50兆瓦液化氢、50兆瓦氢燃料电池和1.8吉瓦风力发电设备，预计到2028年投入使用。
核聚变技术不断取得新突破，商业化进程加速。美国麻省理工学院和英联邦聚变系统通过磁约束开发聚变反应堆原型，其建成后将是全球首个具有商业意义的净能源聚变装置；美国通用原子能公司推出一种使用碳化硅基材料的新型模块化聚变包层概念GAMBL，可使汽轮发电机在更高温度（超过1000℃）条件下工作，并具有更高安全性。英国First Light fusion公司利用弹丸聚变技术首次成功实现核聚变，该公司计划通过进一步研发到2030年代建设一座功率15万千瓦的试点聚变电厂。日本京都聚变工程公司完成聚变电厂设备综合测试设施UNITY的初步设计，正在启动设施建设，并于2024年示范使用聚变相关技术发电。
先进储能技术持续发展，应用场景更加多元。美国能源部正在开发“太阳能+储能”一体化技术，提高应对极端天气事件的抵御能力；美国能源部和西北太平洋国家实验室启动国家电网储能研发平台，开发下一代储能材料、器件和原型系统，并计划在电网运行环境下进行独立测试和验证；美国能源部先进能源研究计划署开发新型的筒管式架构锂电池，该设计将增加电极材料的厚度，从而存储超过目前研究的同等尺寸下储存的能量，以降低每千瓦时能源存储的总成本；Form Energy公司正在利用可逆生锈原理制造铁空气电池，其储电成本将不到锂离子电池的十分之一；Green Hydrogen International公司建造盐穴储能设施，可储存大量压缩氢气并在需要时通过管道运输。英国商业、能源和工业战略部在“长时储能示范计划”框架下开发一系列先进储能技术，包括热电池技术、超高温储能系统、电力转化为多种载体储能技术等；英国研究与创新署开发基于粒子稳定乳液和氢载体的新型混合氧化还原液流电池，这种电池不需要使用有毒或昂贵组件。日本新能源产业技术综合开发机构启动“下一代蓄电池和电机开发”项目，将开发高容量电池（如全固态电池）及其材料，这种电池的能量密度达到每升800瓦时，是当前水平2倍以上。
作者简介
张宇麒 国务院发展研究中心国际技术经济研究所研究五室，三级分析员
研究方向：能源领域前沿技术研究跟踪及产业、政策研究
联系方式：1055791136@qq.com
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编辑丨郑实
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