2023全球有哪些最“火”能源突破？這8大科技值得關(guān)注
2024-02-13
隨著全球?qū)δ茉吹男枨蟪掷m(xù)增長，能源產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大，除了能源行業(yè)不斷擴(kuò)大產(chǎn)能之外，能源科技的突破也起到了重要的推動作用。
尤其是，以油氣為主化石能源正在向深水、深地、非常規(guī)方面大步邁進(jìn)，以風(fēng)電、光伏發(fā)電等為主的可再生能源大規(guī)模推進(jìn)，這些都離不開能源科技發(fā)展的推動。
那我們一起來看看，剛剛過去的2023年能源領(lǐng)域都有哪些重大科技進(jìn)展吧。
01：全球首座第四代核電站投產(chǎn)
位于山東榮成的華能石島灣高溫氣冷堆核電站示范工程，于12月6日在穩(wěn)定電功率水平上正式投產(chǎn)，轉(zhuǎn)入商業(yè)運(yùn)行。
這是我國具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的全球首座第四代核電站，標(biāo)志著我國在高溫氣冷堆核電技術(shù)領(lǐng)域已處于全球領(lǐng)先地位。
相比于第二代核電站、第三代核電站，第四代核電站依托新型堆自身特質(zhì)，發(fā)揮固有安全性，它能保證反應(yīng)堆在任何事故下不發(fā)生堆芯熔化和放射性大量釋放。
據(jù)悉，華能山東石島灣核電站集聚了設(shè)計(jì)研發(fā)、工程建設(shè)、設(shè)備制造、生產(chǎn)運(yùn)營等產(chǎn)業(yè)鏈上下游500余家單位，先后攻克多項(xiàng)世界級關(guān)鍵技術(shù)。
該核電站的商運(yùn)投產(chǎn)，對促進(jìn)我國核電安全發(fā)展、提升我國核電科技創(chuàng)新能力等具有重要意義和積極影響。
02：油氣勘探開發(fā)深入地下萬米
“深地塔科1井”是我國首個超萬米深井。深地川科1井是我國在四川盆地的第一口萬米深井。
這兩口井的開鉆標(biāo)志著我國進(jìn)軍地下萬米征程已經(jīng)開啟了新篇章。
深地塔科1井，于2023年5月在我國塔里木盆地開鉆，設(shè)計(jì)井深11100米，面臨特深、超高溫、超高壓、超重載荷、高應(yīng)力等多因素地質(zhì)挑戰(zhàn)，該井立足科學(xué)探索與預(yù)探發(fā)現(xiàn)雙重定位，旨在探索萬米超深層地質(zhì)工程科學(xué)理論。
2023年7月，四川盆地第一口萬米深井——深地川科1井開鉆，設(shè)計(jì)井深10520米，7項(xiàng)工程難度指標(biāo)位居世界第一。該井旨在揭示萬米深部地層巖石和流體物理化學(xué)特征，驗(yàn)證工程技術(shù)裝備適應(yīng)性，探索川西北萬米超深層燈影組含氣性。
兩口井的開鉆是我國在油氣資源勘探開發(fā)裝備領(lǐng)域的突破，成功打造了油氣領(lǐng)域國之重器。這也是我國向地球深部探測技術(shù)系列取得的重大突破。
03：海上風(fēng)電走向深遠(yuǎn)海
2023年3月26日，“海油觀瀾號”在廣東珠海福陸碼頭啟航前往海南文昌海域。“海油觀瀾號”成功入海標(biāo)志著我國海上風(fēng)電成功走向深遠(yuǎn)海。
“海油觀瀾號”是我國首個水深超100米、離岸距離超100千米的“雙百”深遠(yuǎn)海浮式風(fēng)電項(xiàng)目。投產(chǎn)后，“海油觀瀾號”年均發(fā)電量可達(dá)2200萬千瓦時，全部用于油田群生產(chǎn)用電，每年可節(jié)約近1000萬立方米天然氣，減少二氧化碳排放2.2萬噸。
“海油觀瀾號”僅單支風(fēng)葉的長度就有76.6米，旋轉(zhuǎn)起來葉輪直徑近158米，總重量約200噸。風(fēng)車轉(zhuǎn)動一圈的掃風(fēng)面積近20000平方米，約等于2.7個標(biāo)準(zhǔn)足球場大小。
“海油觀瀾號”成功將我國海上風(fēng)電的自主開發(fā)能力從不到50米提升至100米級水深以上的水平。
04：鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)
2023年，鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域傳來重大突破。
作為第三代太陽能電池的代表，鈣鈦礦電池因其在轉(zhuǎn)換效率、發(fā)電能力、生產(chǎn)成本、多應(yīng)用場景等方面的優(yōu)異性能，從誕生起就備受關(guān)注。
單從轉(zhuǎn)換效率方面來看，晶硅的理論轉(zhuǎn)換效率為29.4%，而鈣鈦礦則為33.7%，鈣鈦礦明顯更高。
2023年，國外學(xué)者證實(shí)當(dāng)鈣鈦礦量子點(diǎn)被應(yīng)用于太陽能電池，電池光電轉(zhuǎn)換效率可以突破33%的極限，甚至可以提升一倍。
所謂量子點(diǎn)是一種具有獨(dú)特光學(xué)和電子特性的微小半導(dǎo)體粒子，尺寸一般小于20納米。含有鈣鈦礦量子點(diǎn)的光伏電池不僅可以增加太陽光的吸收范圍，還可以提高光電轉(zhuǎn)化效率。
從應(yīng)用方面來看，這一年全球首個商業(yè)化運(yùn)行的鈣鈦礦地面光伏項(xiàng)目成功并網(wǎng)、全球首次鈣鈦礦組件空間搭載試驗(yàn)發(fā)射任務(wù)圓滿成功。
對于光伏產(chǎn)業(yè)來說，鈣鈦礦太陽能電池是一個具有革命性突破的新技術(shù)。鈣鈦礦也因其良好的前景吸引了一批企業(yè)入局，比如極電光能、協(xié)鑫光電等。
05：增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)
增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)（EGS）即在干熱巖中通過水力壓裂等手段建造一個具有滲透性的人造熱儲，然后通過至少兩口井與地下熱儲連通，再通過其中一口井向地下熱儲注水，吸熱后從另外的井流出的方式進(jìn)行開發(fā)。
據(jù)初步估算，僅中國大陸埋深3-10千米深度內(nèi)干熱巖資源量折合標(biāo)煤856萬億噸，其中埋深在5500米以淺的折合標(biāo)煤106萬億噸。
地?zé)崮懿粌H可以循環(huán)再生，而且資源豐富、清潔高效、運(yùn)行穩(wěn)定，已經(jīng)成為世界各國研究和開發(fā)的重點(diǎn)可再生能源。
增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)是開發(fā)干熱巖型地?zé)豳Y源的主要手段，能夠更好地釋放地?zé)釢撃?，成為地?zé)崮荛_發(fā)的新型技術(shù)。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球在建及投運(yùn)的EGS工程已達(dá)30個，其中14個實(shí)現(xiàn)了運(yùn)行發(fā)電，目前尚在運(yùn)行的有5處，總裝機(jī)容量為12.2MW。
06：核聚變技術(shù)重大突破
2023年，我國核聚變領(lǐng)域又傳來新突破。
2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下高約束模式運(yùn)行，突破了一系列關(guān)鍵技術(shù)難題，再次刷新我國磁約束聚變裝置運(yùn)行記錄，標(biāo)志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運(yùn)行邁出重要一步。
此次實(shí)現(xiàn)100萬安培等離子體電流下高約束模式運(yùn)行，是繼2022年實(shí)現(xiàn)百萬安培等離子體電流以后持續(xù)攻關(guān)的結(jié)果，為我國開展聚變?nèi)紵龑?shí)驗(yàn)、自主建造聚變堆奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
另外，國際上也頻繁傳來核聚變技術(shù)突破。截至去年10月，美國國家點(diǎn)火裝置（NIF）成功點(diǎn)火增至四次，均實(shí)現(xiàn)了可控核聚變凈能量增益。
在COP28大會上，美國提出將與其他國家合作，推出一項(xiàng)推動核聚變發(fā)展的國際合作計(jì)劃，以加快核聚變商業(yè)化進(jìn)程。
07：熱泵
在雙碳大背景下，熱泵因其在脫碳方面的突出表現(xiàn)成功進(jìn)入榜單。
熱泵是能將熱能由低溫物體轉(zhuǎn)移至高溫物體的裝置，可以為用戶提供采暖、制冷、熱水、烘干等功能。
熱泵的工作原理與空調(diào)類似，用少量的電驅(qū)動機(jī)組把低品位的熱能吸收起來，壓縮升溫后加以利用。這種熱泵具有環(huán)保節(jié)能、能效比高、運(yùn)行費(fèi)用低等優(yōu)勢，可以廣泛應(yīng)用于建筑、工業(yè)、農(nóng)業(yè)及交通等領(lǐng)域。
2022年來，全球熱泵連續(xù)熱銷。其中，歐洲在2022年的熱泵安裝量增長了40%，增長最為明顯。
到2030年，熱泵有望減少全球5億噸排放，相當(dāng)于今天歐洲所有汽車的總排放量。這需要安裝大約6億臺熱泵，約占全球所有建筑物供暖需求的20%。
08：二氧化碳制甲醇
雙碳大背景下，降碳、減碳等已經(jīng)成為了人類討論和研究的熱點(diǎn)話題。在這一前提下，利用二氧化碳合成“新”的能源成為熱門技術(shù)。
2023年，全球首個億噸級的CO2制甲醇項(xiàng)目獲批。該項(xiàng)目利用風(fēng)光發(fā)電，電解水制綠氫，再將空氣中捕獲的CO2與H2混合經(jīng)加壓后一步法合成甲醇。該工藝技術(shù)集成創(chuàng)新了CO2和H2合成制甲醇全流程工藝，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)。
整個項(xiàng)目分為兩期，一期建成年產(chǎn)綠色低碳甲醇50萬噸示范項(xiàng)目，二期建成年產(chǎn)綠色低碳甲醇500萬噸項(xiàng)目，遠(yuǎn)期規(guī)劃總體形成年產(chǎn)1億噸綠色低碳甲醇產(chǎn)能。
另外，國內(nèi)還有更多類似的項(xiàng)目在規(guī)劃中，甚至有的已經(jīng)投產(chǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，目前我國規(guī)劃布局的綠色甲醇項(xiàng)目近20個，已經(jīng)投產(chǎn)、商業(yè)化運(yùn)營的項(xiàng)目有2個，分別位于河南安陽和江蘇連云港。
二氧化碳制甲醇不僅為減少二氧化碳的排放提供一種良好的解決方法，也為甲醇的合成提供一條綠色新途徑。
（文章來源于石油link）
