中国新兴能源产业的创新支撑体系及政策研究报告

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已发布 2013-06-30 00:00, 上次修改时间: 2016-04-12 09:50

能源是社会经济发展的重要物质基础,我国已经成为世界能源生产和消费大国,能源产业发展也取得了巨大的成就。但是,我国经济发展仍旧面临着长期的能源问题:人均能源占有量比较少,不到世界人均水平的一半;能源生产和消费结构都以煤炭为主,煤炭约占到一次能源消费总量75%,大量使用煤炭带来的二氧化碳、二氧化硫和烟尘排放造成极大的环境压力;能源利用效率低下,约为30%,比发达国家平均水平低将近lO个百分点,主要用能产品的单位能耗比发达国家平均高40%左右。

要消除这些问题对于我国经济可持续发展的制约,最现实和最有效的途径是能源技术的进步和创新,而拥有良好的能源产业技术创新体系及支撑环境对促进能源技术进步与技术创新至关重要。

目前,人类提到的能源产业范围较广,包括一切能提供能源供给,且未来能满足一定规模能源需求的能源生产与供应,包括煤炭石油、天然气、水能、风能、太阳能、生物质能等等,可见能源产业包含的子行业非常众多。当然,随着人类认识的进步和发展,每一次能源技术的进步、创新及变革都会带来能源产品种类的丰富或者能源使用方式的革新,且不同能源子行业对技术的要求与技术进步的依赖程度,以及技术创新能力的需求也有较大差别。

结合本课题研究,我们将能源产业划分主要归纳为两类:一类是包括煤炭、石油天然气、水电、核电及能源输送系统(主要包括油气管网与电网等基础设施)等在内的传统能源产业;一类是随着新技术的出现与应用,以及能源利用方式的改变与提升而出现的新兴能源产业,如:煤炭的清洁利用与煤基清洁生产,大规模风电与太阳能光伏发电等可再生能源,支撑智能电网发展与辅助电网调峰的储能产业,以及资源量非常丰富的煤层气和页岩气等非常规天然气产业。

相比较传统能源产业,新兴能源产业普遍对能源技术进步与技术创新的要求和依赖程度较高,新兴能源产业在技术上的进步、创新及突破能极大的推进本产业的快速发展与经济价值实现,这在美国和欧洲等国家新兴能源产业的发展历程中已经得到较好的论证和体现。研究我国新兴能源产业的技术创新及其支撑体系建设也能较好地反映我国整个能源产业技术创新的现状及存在的问题,这对构建未来我国能源产业技术创新支撑体系意义重大。

为使本课题研究内容更加聚焦,我们将本课题研究的能源产业范围重点锁定在新兴能源产业领域,重点围绕风电、太阳能光伏、储能,以及页岩气这四个新兴能源产业展开研究。事实上,这几个能源产业大多是近年来我国提出的国家战略性新兴产业的重要组成部分,也是当前我国优化能源消费结构、转变经济增长方式、推进节能减排的现实选择,其必将成为未来我国能源供应的重要组成部分,前景广阔。

新兴能源产业特征

高技术、高资本密集,高度依赖技术创新及技术进步新兴能源产业是典型的高技术和高资本密集型产业,新兴能源产业的发展对技术进步及技术创新的依赖性非常强。每一次技术上的重大突破都可能对整个新兴能源产业起到非常关键性的推动作用,这包括促使技术应用的成本经济可行性。

一般来说,谁能取得技术上的突破,谁就能在新兴能源领域取得领先一步。这在近年来美国轰轰烈烈的页岩气勘探开发中体现的尤为突出,美国页岩气成功开发从根本上来讲就是由于美国最先在水平钻井技术和压裂增产技术的综合应用方面取得重大突破,才实现页岩气的规模化量产和商业化利用。2002年以前,垂直井是美国页岩气开发主要的钻井方式,随着2002年戴文能源公司七口巴纳特页岩气试验水平井取得了巨大成功,业界才开始大力推广水平钻井,并逐渐成为页岩气开发的主要钻井方式。巴纳特页岩最成功的直井在2006年上半年的累积产量为990万立方米,而同期表现最好的水平井的产量为2830万立方米,为直井的三倍。加上随后水力压裂、同步压裂、重复压裂在水平井中的应用,单井产量得到大幅上升,最终使页岩气开采实现经济性基础。页岩气开采技术上的突破,改变了美国天然气行业乃至美国整个能源行业的格局,使美国能源对外依存度下降明显。根据美国能源署(EIA)统计,2005年至2011年,美国石油对外依存度从66.371%下降至52.69%,天然气对外依存度从16.46%下降至8.13%,能源对外依存度从30.06%下降至18.74%。

同时,新兴能源产业还是一个典型的跨学科领域,诸多交叉技术被应用在新能源领域,且广泛的交叉技术在该领域也是最容易能得到实现和拓展的,这就使得新兴能源产业的技术创新也非常活跃。这一特征在世界风能、光能、储能,以及页岩气等新兴能源领域均展现出来。例如,大规模风电的发展,促使现代IT技术、信息技术、材料科学,以及分布式能源和微网技术与智能电网技术等都被应用到电力工业中。在太阳能光伏及光热利用方面,光伏技术的发展,除了信息技术、电网技术、工艺制造,还涉及诸多材料学技术,如多晶硅材料的生产提纯,银浆、银铝浆材料、TPT背板材料、EVA封装材料制备等。新一代储能技术的发展更是需要纳米级材料的应用和化学方面的无数次试验和实验。当然,最新发展起来的页岩气勘探开发涉及的新技术主要有微地震压裂检测技术、水平井钻井技术、欠平衡钻井技术、射孔优化技术、压裂增产技术、废水处理或重复利用技术、超临界二氧化碳开采页岩气技术等,且页岩气勘探开发技术要比常规油气领域的技术更加复杂,更加宽泛,如气流阻力比常规天然气大,所有的井都需要实施储层压裂改造才能正常开采,还需要水平井与现代水力压裂技术的结合等。

具有高增长性,对经济增长具有很大的拉动作用在高度重视发展传统优势产业的同时,培育和发展新兴产业对提升国家竞争力、形成未来经济增长支柱有着非常重要的作用。

新能源产业关联度高,影响范围深远。新能源产业的发展不仅仅局限于能源调整的层面,而具有更为深刻的现实意义。新能源具有高度的产业关联性,通过新能源领域的研发和推广,不仅能够促进信息产业、汽车制造业和生物产业等领域的深刻变革,也能够极大地扩大内需,扭转美国在国际贸易中的不利地位,将进口转移为国内生产,刺激内生经济的复兴和持续发展。
新兴能源产业也是一个增长很快的产业,这对经济增长具有很大的拉动作用。新能源的研发、产业化能够吸引大量的投资,而系统的安装、营运、维护需要大量人力,是一个既能吸收大量投资又能创造大量就业的行业。新兴能源产业具有能源和工业两方面因素。作为能源因素,新兴能源大多是清洁能源,对于解决能源安全问题和环境气候问题都大有益处;作为工业因素考虑,新兴能源产业的发展能够带动原材料生产、装备制造等一系列工业生产,是新的经济增长点。因此,很多国家都非常重视新兴能源产业的发展。
 

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