2023全球有哪些最“火”能源突破？這8大科技值得關注
2024-02-13
隨著全球對能源的需求持續(xù)增長，能源產業(yè)規(guī)模不斷擴大，除了能源行業(yè)不斷擴大產能之外，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，以風電、光伏發(fā)電等為主的可再生能源大規(guī)模推進，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年能源領域都有哪些重大科技進展吧。
01：全球首座第四代核電站投產
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，轉入商業(yè)運行。
這是我國具有完全自主知識產權的全球首座第四代核電站，標志著我國在高溫氣冷堆核電技術領域已處于全球領先地位。
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，發(fā)揮固有安全性，它能保證反應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計研發(fā)、工程建設、設備制造、生產運營等產業(yè)鏈上下游500余家單位，先后攻克多項世界級關鍵技術。
該核電站的商運投產，對促進我國核電安全發(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。
這兩口井的開鉆標志著我國進軍地下萬米征程已經開啟了新篇章。
深地塔科1井，于2023年5月在我國塔里木盆地開鉆，設計井深11100米，面臨特深、超高溫、超高壓、超重載荷、高應力等多因素地質挑戰(zhàn)，該井立足科學探索與預探發(fā)現(xiàn)雙重定位，旨在探索萬米超深層地質工程科學理論。
2023年7月，四川盆地第一口萬米深井——深地川科1井開鉆，設計井深10520米，7項工程難度指標位居世界第一。該井旨在揭示萬米深部地層巖石和流體物理化學特征，驗證工程技術裝備適應性，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)裝備領域的突破，成功打造了油氣領域國之重器。這也是我國向地球深部探測技術系列取得的重大突破。
03：海上風電走向深遠海
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”成功入海標志著我國海上風電成功走向深遠海。
“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”深遠海浮式風電項目。投產后，“海油觀瀾號”年均發(fā)電量可達2200萬千瓦時，全部用于油田群生產用電，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”僅單支風葉的長度就有76.6米，旋轉起來葉輪直徑近158米，總重量約200噸。風車轉動一圈的掃風面積近20000平方米，約等于2.7個標準足球場大小。
“海油觀瀾號”成功將我國海上風電的自主開發(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
2023年，鈣鈦礦太陽能電池領域傳來重大突破。
作為第三代太陽能電池的代表，鈣鈦礦電池因其在轉換效率、發(fā)電能力、生產成本、多應用場景等方面的優(yōu)異性能，從誕生起就備受關注。
單從轉換效率方面來看，晶硅的理論轉換效率為29.4%，而鈣鈦礦則為33.7%，鈣鈦礦明顯更高。
2023年，國外學者證實當鈣鈦礦量子點被應用于太陽能電池，電池光電轉換效率可以突破33%的極限，甚至可以提升一倍。
所謂量子點是一種具有獨特光學和電子特性的微小半導體粒子，尺寸一般小于20納米。含有鈣鈦礦量子點的光伏電池不僅可以增加太陽光的吸收范圍，還可以提高光電轉化效率。
從應用方面來看，這一年全球首個商業(yè)化運行的鈣鈦礦地面光伏項目成功并網、全球首次鈣鈦礦組件空間搭載試驗發(fā)射任務圓滿成功。
對于光伏產業(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。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：增強型地熱系統(tǒng)
增強型地熱系統(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行開發(fā)。
據(jù)初步估算，僅中國大陸埋深3-10千米深度內干熱巖資源量折合標煤856萬億噸，其中埋深在5500米以淺的折合標煤106萬億噸。
地熱能不僅可以循環(huán)再生，而且資源豐富、清潔高效、運行穩(wěn)定，已經成為世界各國研究和開發(fā)的重點可再生能源。
增強型地熱系統(tǒng)是開發(fā)干熱巖型地熱資源的主要手段，能夠更好地釋放地熱潛能，成為地熱能開發(fā)的新型技術。
據(jù)統(tǒng)計，全球在建及投運的EGS工程已達30個，其中14個實現(xiàn)了運行發(fā)電，目前尚在運行的有5處，總裝機容量為12.2MW。
06：核聚變技術重大突破
2023年，我國核聚變領域又傳來新突破。
2023年8月25日，新一代人造太陽“中國環(huán)流三號”首次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下高約束模式運行，突破了一系列關鍵技術難題，再次刷新我國磁約束聚變裝置運行記錄，標志著我國磁約束核聚變研究向高性能聚變等離子體運行邁出重要一步。
此次實現(xiàn)100萬安培等離子體電流下高約束模式運行，是繼2022年實現(xiàn)百萬安培等離子體電流以后持續(xù)攻關的結果，為我國開展聚變燃燒實驗、自主建造聚變堆奠定堅實基礎。
另外，國際上也頻繁傳來核聚變技術突破。截至去年10月，美國國家點火裝置（NIF）成功點火增至四次，均實現(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，推出一項推動核聚變發(fā)展的國際合作計劃，以加快核聚變商業(yè)化進程。
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)成功進入榜單。
熱泵是能將熱能由低溫物體轉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類似，用少量的電驅動機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、運行費用低等優(yōu)勢，可以廣泛應用于建筑、工業(yè)、農業(yè)及交通等領域。
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、減碳等已經成為了人類討論和研究的熱點話題。在這一前提下，利用二氧化碳合成“新”的能源成為熱門技術。
2023年，全球首個億噸級的CO2制甲醇項目獲批。該項目利用風光發(fā)電，電解水制綠氫，再將空氣中捕獲的CO2與H2混合經加壓后一步法合成甲醇。該工藝技術集成創(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權。
整個項目分為兩期，一期建成年產綠色低碳甲醇50萬噸示范項目，二期建成年產綠色低碳甲醇500萬噸項目，遠期規(guī)劃總體形成年產1億噸綠色低碳甲醇產能。
另外，國內還有更多類似的項目在規(guī)劃中，甚至有的已經投產。統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，目前我國規(guī)劃布局的綠色甲醇項目近20個，已經投產、商業(yè)化運營的項目有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）
