附件 能源技术创新“十三五”规划 国家能源局 2016年12月
附件 能源技术创新“十三五”规划 国 家 能 源 局 2016 年 12 月
目录 前言 能源科技发展形势 (一)世界能源科技发展现状与趋势 二)我国能源科技发展现状与趋势 指导思想、基本原则和发展目标 (一)指导思想 (二)基本原则 三)发展目标 466779 三、重点任务 )清洁高效化石能源技术 1.化石能源深度勘探开发 10 2.清洁燃料加工转化 3.清洁燃煤发电 (二)新能源电力系统技术 1.可再生能源高效利用 2.高比例可再生能源并网与传输 3.储能与能源互联网 (三)安全先进核电技术 1.安全先进民用反应堆 2.先进核电燃料
目 录 前 言................................................................................................. 1 一、能源科技发展形势.....................................................................1 （一）世界能源科技发展现状与趋势.................................... 1 （二）我国能源科技发展现状与趋势.................................... 4 二、指导思想、基本原则和发展目标............................................ 6 （一）指导思想.........................................................................6 （二）基本原则.........................................................................7 （三）发展目标.........................................................................7 三、重点任务..................................................................................... 9 （一）清洁高效化石能源技术.............................................. 10 1. 化石能源深度勘探开发............................................ 10 2. 清洁燃料加工转化.................................................... 26 3. 清洁燃煤发电.............................................................32 （二）新能源电力系统技术...................................................38 1. 可再生能源高效利用................................................ 39 2. 高比例可再生能源并网与传输................................ 45 3. 储能与能源互联网.................................................... 52 （三）安全先进核电技术.......................................................58 1. 安全先进民用反应堆................................................ 59 2. 先进核电燃料.............................................................63
建设、运行与延寿 (四)战略性能源技术 1.燃气轮机 69 2.高清洁、高能量密度特种油品 .72 海洋核动力平台 4.氢能与燃料电池 74 5.超导输电 77 6.天然气水合物 78 可控核聚变 79 五)能源基础材料技术 高温材料 2.核级材料 3.电池材料… 4.催化剂材料 5.先进电力电子器件 四、保障措施 )加强政策引导,推广应用先进成熟技术 (二)依托示范工程,促进先进技术产业化 (三)打造创新平台,培育前沿技术开发能力 (四)加强国际交流,提升技术装备国际竟争力 附表:《能源技术创新“十三五”规划》重点任务总表
3. 建设、运行与延寿.................................................... 65 （四）战略性能源技术...........................................................68 1. 燃气轮机.....................................................................69 2. 高清洁、高能量密度特种油品................................ 72 3. 海洋核动力平台........................................................ 74 4. 氢能与燃料电池........................................................ 74 5. 超导输电.....................................................................77 6. 天然气水合物.............................................................78 7. 可控核聚变.................................................................79 （五）能源基础材料技术.......................................................80 1. 高温材料.....................................................................80 2. 核级材料.....................................................................83 3. 电池材料.....................................................................85 4. 催化剂材料.................................................................89 5. 先进电力电子器件.................................................... 91 四、保障措施................................................................................... 91 （一）加强政策引导，推广应用先进成熟技术..................92 （二）依托示范工程，促进先进技术产业化...................... 93 （三）打造创新平台，培育前沿技术开发能力..................93 （四）加强国际交流，提升技术装备国际竞争力..............94 附表：《能源技术创新“十三五”规划》重点任务总表
《能源技术创新“十三五”规划》(以下简称《规划》)按照 《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《能源发展“十 三五”规划》要求,旨在发挥科技创新的引领作用,增强能源自 主保障能力,提升能源利用效率,优化能源结构,推进能源技术 革命。《规划》分析了能源科技发展趋势,以深入推进能源技术 革命为宗旨,明确了2016年至2020年能源新技术研究及应用的 发展目标。按照当前世界能源前沿技术的发展方向以及我国能源 发展需求,聚焦于清洁高效化石能源、新能源电力系统、安全先 进核能、战略性能源技术以及能源基础材料五个重点研究任务 推动能源生产利用方式变革,为建设清洁低碳、安全高效的现代 能源体系提供技术支撑。 本《规划》是《能源技术革命创新行动计划(2016-2030年)》 在“十三五”期间的阶段性目标,是未来五年推进能源技术革命 的重要指南,按照应用推广一批、示范试验一批、集中攻关一批 的要求,针对能源技术创新中亟需突破的前沿技术规划了重点任 务
1 前 言 《能源技术创新“十三五”规划》（以下简称《规划》）按照 《国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》、《能源发展“十 三五”规划》要求，旨在发挥科技创新的引领作用，增强能源自 主保障能力，提升能源利用效率，优化能源结构，推进能源技术 革命。《规划》分析了能源科技发展趋势，以深入推进能源技术 革命为宗旨，明确了 2016 年至 2020 年能源新技术研究及应用的 发展目标。按照当前世界能源前沿技术的发展方向以及我国能源 发展需求，聚焦于清洁高效化石能源、新能源电力系统、安全先 进核能、战略性能源技术以及能源基础材料五个重点研究任务， 推动能源生产利用方式变革，为建设清洁低碳、安全高效的现代 能源体系提供技术支撑。 本《规划》是《能源技术革命创新行动计划（2016-2030 年）》 在“十三五”期间的阶段性目标，是未来五年推进能源技术革命 的重要指南，按照应用推广一批、示范试验一批、集中攻关一批 的要求，针对能源技术创新中亟需突破的前沿技术规划了重点任 务
《能源技术创新“十三五”规划》 、能源科技发展形势 随着新一轮工业革命兴起,应对气候变化日益成为全球共识, 能源技术正在成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展的源动 力。尊重能源科技创新规律,把握世界能源技术发展趋势,重视 能源科技创新体系的建立和完善,提高能源技术创新能力和装备 制造水平,通过能源技术革命促进能源生产和消费模式的转变已 成为我国能源产业历史性选择 (一)世界能源科技发展现状与趋势 当前,以新兴能源技术为代表的新一轮科技革命和产业变革 正在兴起,正在并将持续改变世界能源格局。非常规油气和深水 油气、化石能源清洁高效利用、可再生能源、智能电网、安全先 进核能等一大批新兴能源技术正在改变传统能源格局 传统能源的清洁高效开发、转化、利用成为主要发展趋势 在勘探开发领域,页岩油气和致密油气等非常规油气资源成为油 气产量的新增长点,复合开采成为整个石油开采的主要方向,深 水油气勘探开发向海底化、智能化方向发展。在加工利用领域, 劣质原油提质技术、清洁燃油生产技术、煤基多联产技术、煤气 化技术、煤制化学品正成为能源科技主攻方向。火力发电技术正 朝着清洁、高效、节能、节水的方向发展,主要国家均在开展 η00℃超超临界燃煤发电技术硏发,整体煤气化联合循环技术 碳捕集与封存技术、富氧燃烧技术正在快速发展
《能源技术创新“十三五”规划》 1 一、能源科技发展形势 随着新一轮工业革命兴起，应对气候变化日益成为全球共识， 能源技术正在成为引领能源产业变革、实现创新驱动发展的源动 力。尊重能源科技创新规律，把握世界能源技术发展趋势，重视 能源科技创新体系的建立和完善，提高能源技术创新能力和装备 制造水平，通过能源技术革命促进能源生产和消费模式的转变已 成为我国能源产业历史性选择。 （一）世界能源科技发展现状与趋势 当前，以新兴能源技术为代表的新一轮科技革命和产业变革 正在兴起，正在并将持续改变世界能源格局。非常规油气和深水 油气、化石能源清洁高效利用、可再生能源、智能电网、安全先 进核能等一大批新兴能源技术正在改变传统能源格局。 传统能源的清洁高效开发、转化、利用成为主要发展趋势。 在勘探开发领域，页岩油气和致密油气等非常规油气资源成为油 气产量的新增长点，复合开采成为整个石油开采的主要方向，深 水油气勘探开发向海底化、智能化方向发展。在加工利用领域， 劣质原油提质技术、清洁燃油生产技术、煤基多联产技术、煤气 化技术、煤制化学品正成为能源科技主攻方向。火力发电技术正 朝着清洁、高效、节能、节水的方向发展，主要国家均在开展 700℃超超临界燃煤发电技术研发，整体煤气化联合循环技术、 碳捕集与封存技术、富氧燃烧技术正在快速发展
《能源技术创新“十三五”规划》 可再生能源发电与现代电网的融合是世界能源可持续转型 的核心。太阳能光伏发电技术继续沿着高效率、低成本方向持续 进步,太阳能热发电技术开始规模化示范;风力发电继续向大型 化、智能化和高可靠性方向发展,远海和高空风能开发开始提上 日程;可再生能源综合利用技术朝着多能互补、冷热电联产综合 利用方向发展。现代电网向着智能化、混合化的方向发展,呈现 大电网和微型电网并行发展的格局,融合分布式可再生能源的微 电网技术、直流电网模式及交直流混合电网模式成为未来电网形 态的重要趋势,大容量柔性直流输电技术、直流电网技术和超导 直流输电技术等均得到快速发展,先进电力电子装置在可再生能 源发电和智能电网建设方面发挥关键性作用,多种储能技术已进 入应用阶段但还需提升经济性。 核能利用的关键是安全。不断完善的第三代核电技术逐渐成 为新建核电机组的主流,第四代核电技术、模块化小型堆技术、 先进核燃料及其循环技术正在快速兴起,对在役核电机组进行延 寿也是核电发展的重要环节。 能源基础材料是能源技术发展的基石。燃煤发电机组和燃气 轮机对高温材料、大型构件用金属材料提岀了更高要求,安全先 进核电的发展需要更可靠的核级材料,对可再生能源高效利用的 需求促使新型高分子材料、新型电池材料不断涌现,能源转换和 传输形式的发展带动了新型储能材料、高效催化剂材料、先进电 力电子器件的创新 2
《能源技术创新“十三五”规划》 2 可再生能源发电与现代电网的融合是世界能源可持续转型 的核心。太阳能光伏发电技术继续沿着高效率、低成本方向持续 进步，太阳能热发电技术开始规模化示范；风力发电继续向大型 化、智能化和高可靠性方向发展，远海和高空风能开发开始提上 日程；可再生能源综合利用技术朝着多能互补、冷热电联产综合 利用方向发展。现代电网向着智能化、混合化的方向发展，呈现 大电网和微型电网并行发展的格局，融合分布式可再生能源的微 电网技术、直流电网模式及交直流混合电网模式成为未来电网形 态的重要趋势，大容量柔性直流输电技术、直流电网技术和超导 直流输电技术等均得到快速发展，先进电力电子装置在可再生能 源发电和智能电网建设方面发挥关键性作用，多种储能技术已进 入应用阶段但还需提升经济性。 核能利用的关键是安全。不断完善的第三代核电技术逐渐成 为新建核电机组的主流，第四代核电技术、模块化小型堆技术、 先进核燃料及其循环技术正在快速兴起，对在役核电机组进行延 寿也是核电发展的重要环节。 能源基础材料是能源技术发展的基石。燃煤发电机组和燃气 轮机对高温材料、大型构件用金属材料提出了更高要求，安全先 进核电的发展需要更可靠的核级材料，对可再生能源高效利用的 需求促使新型高分子材料、新型电池材料不断涌现，能源转换和 传输形式的发展带动了新型储能材料、高效催化剂材料、先进电 力电子器件的创新
《能源技术创新“十三五”规划》 在战略层面,主要能源大国均制定政策措施加强技术创新, 积极部署发展清洁能源技术,着力通过提升能源产业结构开辟新 的经济增长点。欧盟通过制定《2050能源科技路线图》提出太 阳能、风能、智能电网、生物能源、碳捕集与封存、核聚变以及 能源效率等为主攻方向的发展思路,突出可再生能源在能源供应 中的主体地位。日本先后出合《面向2030年能源环境创新战略》 和《能源基本计划》,提出能源保障、环境、经济效益和安全并 举的方针,继续支持发展核能,推进节能和可再生能源,发展储 能技术,规划绿色能源革命的发展路径。美国发布了《全面能源 战略》,并陆续出台提高能效、发展太阳能、四代和小型模块化 核能等清洁电力新计划。 纵观全球能源技术发展动态和主要能源大国推动能源科技 创新的举措,可以得到以下结论和启示:一是能源科技创新进入 高度活跃期,新兴能源技术正以前所未有的速度加快对传统能源 技术的替代,对世界能源格局和经济发展将产生重大而深远的影 响。二是绿色低碳是能源科技创新的主要方向,重点集中在传统 化石能源清洁高效利用、新能源大规模开发利用、核能安全利用 能源互联网和大规模储能技术、先进能源装备及关键材料等领域。 三是世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革 命的突破口,制定各种政策措施抢占发展制高点,增强国家竞争 力并保持领先地位
《能源技术创新“十三五”规划》 3 在战略层面，主要能源大国均制定政策措施加强技术创新， 积极部署发展清洁能源技术，着力通过提升能源产业结构开辟新 的经济增长点。欧盟通过制定《2050 能源科技路线图》提出太 阳能、风能、智能电网、生物能源、碳捕集与封存、核聚变以及 能源效率等为主攻方向的发展思路，突出可再生能源在能源供应 中的主体地位。日本先后出台《面向 2030 年能源环境创新战略》 和《能源基本计划》，提出能源保障、环境、经济效益和安全并 举的方针，继续支持发展核能，推进节能和可再生能源，发展储 能技术，规划绿色能源革命的发展路径。美国发布了《全面能源 战略》，并陆续出台提高能效、发展太阳能、四代和小型模块化 核能等清洁电力新计划。 纵观全球能源技术发展动态和主要能源大国推动能源科技 创新的举措，可以得到以下结论和启示：一是能源科技创新进入 高度活跃期，新兴能源技术正以前所未有的速度加快对传统能源 技术的替代，对世界能源格局和经济发展将产生重大而深远的影 响。二是绿色低碳是能源科技创新的主要方向，重点集中在传统 化石能源清洁高效利用、新能源大规模开发利用、核能安全利用、 能源互联网和大规模储能技术、先进能源装备及关键材料等领域。 三是世界主要国家均把能源技术视为新一轮科技革命和产业革 命的突破口，制定各种政策措施抢占发展制高点，增强国家竞争 力并保持领先地位
《能源技术创新“十三五”规划》 二)我国能源科技发展现状与趋势 “十二五”期间,我国能源技术自主创新能力和装备国产化 水平显著提升,部分领域达到国际先进水平,但还需紧跟能源产 业转型升级步伐,集中力量突破重大关键技术瓶颈,为全面构建 我国安全、绿色、低碳、经济和可持续的现代能源产业体系提供 技术支撑 非常规和难开采油气勘探开发应用总体上达到国际先进水 平,基本形成适合我国陆相储层的有效致密气勘探开发技术,初 步掌握浅层海相页岩气成套开发技术和致密油开发关键技术,高 煤阶煤层气勘探开发技术基本成熟,30米深水半潜式钻井船 等装备实现自主化,建立了浅层超稠油油藏经济高效开发技术体 系。煤炭绿色开采和高效利用快速发展,年产千万吨级综采成套 设备、年产2000万吨级大型露天矿成套设备实现国产化,智能 工作面技术达到国际先进水平。煤制清洁燃料和化学品技术、低 阶煤分级分质利用得到快速发展,煤炭气化、液化、热解等已实 现产业化。具有完全自主知识产权的千万吨级炼油技术,劣质油 加工技术取得突破。生物质能源替代化石能源初见成效。超超临 界机组实现自主开发,大型循环流化床发电、大型IGC、大型 褐煤锅炉已具备自主开发能力,CO2利用技术研发和C02封存示范 工程顺利推进。燃气轮机设计体系基本建立,初温和效率进一步 提升,天然气分布式发电开始投入应用 可再生能源发电技术已显著缩小了与国际先进水平的差距
《能源技术创新“十三五”规划》 4 （二）我国能源科技发展现状与趋势 “十二五”期间，我国能源技术自主创新能力和装备国产化 水平显著提升，部分领域达到国际先进水平，但还需紧跟能源产 业转型升级步伐，集中力量突破重大关键技术瓶颈，为全面构建 我国安全、绿色、低碳、经济和可持续的现代能源产业体系提供 技术支撑。 非常规和难开采油气勘探开发应用总体上达到国际先进水 平，基本形成适合我国陆相储层的有效致密气勘探开发技术，初 步掌握浅层海相页岩气成套开发技术和致密油开发关键技术，高 煤阶煤层气勘探开发技术基本成熟，3000 米深水半潜式钻井船 等装备实现自主化，建立了浅层超稠油油藏经济高效开发技术体 系。煤炭绿色开采和高效利用快速发展，年产千万吨级综采成套 设备、年产 2000 万吨级大型露天矿成套设备实现国产化，智能 工作面技术达到国际先进水平。煤制清洁燃料和化学品技术、低 阶煤分级分质利用得到快速发展，煤炭气化、液化、热解等已实 现产业化。具有完全自主知识产权的千万吨级炼油技术，劣质油 加工技术取得突破。生物质能源替代化石能源初见成效。超超临 界机组实现自主开发，大型循环流化床发电、大型 IGCC、大型 褐煤锅炉已具备自主开发能力，CO2利用技术研发和 CO2封存示范 工程顺利推进。燃气轮机设计体系基本建立，初温和效率进一步 提升，天然气分布式发电开始投入应用。 可再生能源发电技术已显著缩小了与国际先进水平的差距
《能源技术创新“十三五”规划》 光伏、风电等产业化技术和关键设备与世界发展同步。晶体硅太 阳电池产业化技术取得重大突破,形成晶体硅太阳电池产业化技 术体系;太阳能热发电技术取得了长足进步。建立了大功率风电 机组整机设计制造技术体系,3~6MW的海上风电机组实现示范应 用,大型风电场运行管理等关键技术开始实际应用 电网的总体装备和运维水平处于国际前列。电网技术与信息 技术的融合不断深化,特高压输电技术处于引领地位,掌握了 1000kV特高压交流和±800kV特高压直流输电关键技术。已建成 多个柔性直流输电工程,智能变电站全面推广,电动汽车、分布 式电源的灵活接入取得重要进展,电力电子器件、储能技术、超 导输电获得长足进步。 核电技术与世界先进水平保持同步。三代核电技术研发和应 用走在世界前列,四代核电技术、模块化小型堆、海洋核动力平 合、先进核燃料与循环技术取得突破,可控核聚变技术得到持续 发展。 十二五”期间我国能源技术创新为打造新型能源产业奠定 了坚实基础,但与新时期推动能源生产和消费方式革命的战略目 标还有较大差距,突出表现为:创新模式有待升级,引进消化吸 收的技术成果较多,与国情相适应的原创性成果不足;创新体系 有待完善,创新投入的低收益问题仍较为突出;部分关键核心技 术装备仍受制于人,重大能源工程依赖进口设备的现象仍较为普 遍,技术“空心化”和技术“对外依存度”偏高的现象尚未完全
《能源技术创新“十三五”规划》 5 光伏、风电等产业化技术和关键设备与世界发展同步。晶体硅太 阳电池产业化技术取得重大突破，形成晶体硅太阳电池产业化技 术体系；太阳能热发电技术取得了长足进步。建立了大功率风电 机组整机设计制造技术体系,3～6MW 的海上风电机组实现示范应 用，大型风电场运行管理等关键技术开始实际应用。 电网的总体装备和运维水平处于国际前列。电网技术与信息 技术的融合不断深化，特高压输电技术处于引领地位，掌握了 1000kV 特高压交流和±800kV 特高压直流输电关键技术。已建成 多个柔性直流输电工程，智能变电站全面推广，电动汽车、分布 式电源的灵活接入取得重要进展，电力电子器件、储能技术、超 导输电获得长足进步。 核电技术与世界先进水平保持同步。三代核电技术研发和应 用走在世界前列，四代核电技术、模块化小型堆、海洋核动力平 台、先进核燃料与循环技术取得突破，可控核聚变技术得到持续 发展。 “十二五”期间我国能源技术创新为打造新型能源产业奠定 了坚实基础，但与新时期推动能源生产和消费方式革命的战略目 标还有较大差距，突出表现为：创新模式有待升级，引进消化吸 收的技术成果较多，与国情相适应的原创性成果不足；创新体系 有待完善，创新投入的低收益问题仍较为突出；部分关键核心技 术装备仍受制于人，重大能源工程依赖进口设备的现象仍较为普 遍，技术“空心化”和技术“对外依存度”偏高的现象尚未完全