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以下內容來源江蘇省化學化工協會
當(dang)今世界，新(xin)(xin)一輪科技革(ge)(ge)命和產業變革(ge)(ge)深(shen)入推(tui)進(jin)，綠色(se)低碳、數(shu)智(zhi)化、可持(chi)續發(fa)展成為(wei)時代主題(ti)，能(neng)(neng)源產業加速從資(zi)源依賴向創新(xin)(xin)驅動(dong)轉變，“技術就(jiu)是資(zi)源”的趨(qu)勢日益明顯。世界各國都高(gao)度重視能(neng)(neng)源科技創新(xin)(xin)，積極搶(qiang)占低碳智(zhi)慧能(neng)(neng)源發(fa)展制高(gao)點。
科(ke)技創新決定了未(wei)來(lai)(lai)的產(chan)業(ye)和產(chan)業(ye)的未(wei)來(lai)(lai)。近日，在(zai)由中國石油(you)集團經濟技術(shu)研(yan)究(jiu)院與標普全球共同(tong)舉(ju)辦的2024國際能源發(fa)展高峰論壇上，《能源科(ke)技進展與展望報告（2024）》正式發(fa)布，聚焦(jiao)油(you)氣(qi)可(ke)持續發(fa)展、能源綠(lv)色(se)低碳轉型和未(wei)來(lai)(lai)智慧能源三大方(fang)向，提(ti)出了未(wei)來(lai)(lai)極具(ju)潛力的十大油(you)氣(qi)與新能源技術(shu)，為能源產(chan)業(ye)高質量發(fa)展提(ti)供了科(ke)技視角(jiao)的決策參考。
1.深地油氣勘探開發技術
【現狀與挑戰】
深(shen)(shen)地油(you)(you)氣是我國增儲上產重大(da)戰(zhan)略接(jie)替新(xin)領域(yu)。近年(nian)來(lai)，世界新(xin)增油(you)(you)氣儲量60%來(lai)自深(shen)(shen)部地層(ceng)(ceng)。我國深(shen)(shen)層(ceng)(ceng)、超(chao)深(shen)(shen)層(ceng)(ceng)油(you)(you)氣資(zi)源量達671億(yi)噸油(you)(you)當量，占全國油(you)(you)氣資(zi)源總量的34%。面(mian)臨(lin)的挑戰(zhan)主要是超(chao)深(shen)(shen)高(gao)溫、高(gao)壓、地質(zhi)復雜多變，勘探開(kai)(kai)發風(feng)險大(da)、成本高(gao)、難度大(da)，對地質(zhi)理論創新(xin)、井筒技術創新(xin)、開(kai)(kai)發技術創新(xin)和(he)裝備迭(die)代(dai)升級(ji)提(ti)出(chu)極高(gao)要求。
【方向與潛力】
向地球(qiu)(qiu)深(shen)部進軍是全球(qiu)(qiu)能源(yuan)科技創(chuang)新的重(zhong)要方向。深(shen)地油(you)氣資源(yuan)通常位(wei)于(yu)地質條件極為復雜的區域，未來亟(ji)須加強超(chao)深(shen)層油(you)氣富集(ji)機理(li)與(yu)分布(bu)規律(lv)研究，攻克超(chao)深(shen)層油(you)氣安全高效(xiao)鉆完井關(guan)鍵技術、材料與(yu)裝備，搶(qiang)占全球(qiu)(qiu)深(shen)層超(chao)深(shen)層油(you)氣勘探(tan)開(kai)發(fa)戰略(lve)高地。
2.深海油氣勘探開發技術
【現狀與挑戰】
深海油(you)氣(qi)(qi)是全球油(you)氣(qi)(qi)增儲上(shang)產重要(yao)戰略接替領域，也是全球海洋經(jing)濟的增長點(dian)。近年來(lai)，深海油(you)氣(qi)(qi)發(fa)現(xian)占(zhan)全球油(you)氣(qi)(qi)新(xin)發(fa)現(xian)的一半以上(shang)，深海油(you)氣(qi)(qi)可采(cai)資源量約(yue)1560億(yi)噸，占(zhan)全球油(you)氣(qi)(qi)可采(cai)資源總量的15%以上(shang)。面臨的挑戰主要(yao)是深水(shui)復雜環(huan)境、特殊(shu)壓力、海底(di)低溫、地下(xia)資源與地面工程(cheng)設施協(xie)同等(deng)；裝備制造、工程(cheng)施工和運營(ying)維護等(deng)環(huan)節(jie)投入高、風險大，勘探開發(fa)成(cheng)本居高不下(xia)。
【方向與潛力】
重(zhong)點技術(shu)方(fang)(fang)向包括超深(shen)水FPSO（浮式生產儲卸油裝置）、深(shen)水FLNG（浮式液化天然氣(qi)裝置）、單點系泊系統、海(hai)(hai)底(di)工廠、深(shen)遠海(hai)(hai)保障基地等。隨著我(wo)國海(hai)(hai)上能(neng)源(yuan)開(kai)發進入多能(neng)協同開(kai)發新階段，深(shen)海(hai)(hai)油氣(qi)與深(shen)遠海(hai)(hai)風電融合開(kai)發也將成為重(zhong)要方(fang)(fang)向。
3.陸相頁巖油氣勘探開發技術
【現狀與挑戰】
我國陸相頁(ye)巖油可采資源(yuan)量30億(yi)～60億(yi)噸(dun)、陸相頁(ye)巖氣可采資源(yuan)量21.8萬億(yi)～36.1萬億(yi)立方米，陸相頁(ye)巖油氣勘探開(kai)發正處于起(qi)步和局部破(po)局階段(duan)。面臨的主要(yao)挑(tiao)戰(zhan)是產層埋藏深、非均質性強，提(ti)產難度(du)大，井下事故復雜和套(tao)變頻發，建井周期長、建井成本高、開(kai)發風險大。
【方向與潛力】
陸(lu)相頁巖油(you)氣有望實(shi)現規模效益開發，成(cheng)為(wei)我國油(you)氣增儲(chu)上產的重大戰略(lve)接(jie)替領域(yu)。重點技術(shu)方向包括陸(lu)相頁巖油(you)氣地質理論、二(er)氧化(hua)碳和納(na)米提高采收率技術(shu)、水平井超(chao)級一趟鉆(zhan)配(pei)套技術(shu)、精準智能(neng)壓裂、立體開發、綠(lv)電+原位改質等，突破這些技術(shu)將助推中(zhong)國版“頁巖革命”。
4.石油基高端新材料生產技術
【現狀與挑戰】
隨(sui)著新(xin)能源(yuan)等(deng)新(xin)興產(chan)業(ye)迅猛崛起，化(hua)工新(xin)材(cai)料(liao)需(xu)求快速增(zeng)長，煉化(hua)行業(ye)正(zheng)從生(sheng)產(chan)燃料(liao)為主向生(sheng)產(chan)化(hua)工原料(liao)及高(gao)(gao)端新(xin)材(cai)料(liao)轉(zhuan)型。石油基高(gao)(gao)端新(xin)材(cai)料(liao)主要包括部分高(gao)(gao)性能聚(ju)(ju)烯烴、工程(cheng)塑(su)料(liao)等(deng)合(he)成樹脂(zhi)，以及合(he)成橡膠、碳(tan)材(cai)料(liao)等(deng)，市場價值高(gao)(gao)，需(xu)求迫切。面臨的主要挑(tiao)戰(zhan)是我國(guo)新(xin)材(cai)料(liao)領域當前供需(xu)結構性矛盾突出(chu)，2023年我國(guo)消費約1600萬(wan)噸聚(ju)(ju)烯烴產(chan)品，其中(zhong)近1000萬(wan)噸依賴進口；聚(ju)(ju)芳醚(mi)砜、高(gao)(gao)溫聚(ju)(ju)酰胺、聚(ju)(ju)醚(mi)醚(mi)酮等(deng)自給(gei)率低于40%。
【方向與潛力】
石(shi)油基(ji)高端(duan)新(xin)(xin)材料生產(chan)技術將更(geng)(geng)加(jia)聚焦于滿足新(xin)(xin)興產(chan)業市場急需產(chan)品的品質(zhi)、品類，從化(hua)工原(yuan)料、催化(hua)劑(ji)和裝備、綠色(se)制造等方面開展技術攻關(guan)，使化(hua)工新(xin)(xin)材料全生命周期更(geng)(geng)加(jia)綠色(se)低碳。石(shi)油基(ji)高端(duan)新(xin)(xin)材料將是我國新(xin)(xin)興產(chan)業發(fa)展的重(zhong)要(yao)支(zhi)撐，對石(shi)化(hua)行業轉(zhuan)型提質(zhi)增效、實現高質(zhi)量可(ke)持續發(fa)展具有重(zhong)要(yao)意義。
5.風光氫儲規模化可持續利用技術
【現狀與挑戰】
風(feng)光(guang)氫(qing)儲(chu)規模(mo)化可持續(xu)利用技(ji)(ji)(ji)術是一(yi)種集風(feng)能、光(guang)伏(fu)、電(dian)(dian)解水制(zhi)氫(qing)、儲(chu)氫(qing)和氫(qing)燃料(liao)電(dian)(dian)池(chi)等于一(yi)體的關(guan)鍵技(ji)(ji)(ji)術系(xi)(xi)統(tong)，目前正處(chu)于研究驗證階段。該技(ji)(ji)(ji)術旨在解決風(feng)能和太陽能發電(dian)(dian)的間(jian)歇性和不(bu)穩(wen)定(ding)性問題(ti)，通過將(jiang)過剩的電(dian)(dian)能轉化為(wei)氫(qing)氣儲(chu)存，以實現能源(yuan)高效利用和電(dian)(dian)網穩(wen)定(ding)運行(xing)。面臨的挑戰包括(kuo)技(ji)(ji)(ji)術成(cheng)本高、系(xi)(xi)統(tong)效率優化、氫(qing)氣安(an)全儲(chu)存和運輸等。
【方向與潛力】
重點技術(shu)方向(xiang)包括(kuo)高效率(lv)電(dian)解水制氫、儲氫材料和氫燃料電(dian)池等，未(wei)來(lai)有望實現可再生氫“制儲輸用”全鏈條一(yi)體化運營，對(dui)于(yu)推動風能、光伏、氫能、儲能等多種(zhong)能源協同發(fa)展(zhan)，提升清潔能源綜合利用效率(lv)，具有重大戰(zhan)略(lve)意(yi)義。
6.碳捕集、利用與封存技術
【現狀與挑戰】
碳捕(bu)(bu)集、利用(yong)與封存（CCUS）技(ji)術(shu)是實現(xian)二(er)氧(yang)化碳大規(gui)模(mo)減排的(de)重(zhong)要技(ji)術(shu)手(shou)段，目前整體處于(yu)商業(ye)化早期階段。面臨的(de)挑戰主要是碳捕(bu)(bu)集成(cheng)本和能耗高、二(er)氧(yang)化碳資(zi)源化利用(yong)途徑有限(xian)、二(er)氧(yang)化碳礦化封存速率(lv)難調控(kong)等。
【方向與潛力】
重(zhong)點技(ji)術方向包括化(hua)(hua)學鏈燃燒等低(di)成(cheng)本低(di)能(neng)耗(hao)碳(tan)(tan)捕集、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)制綠色甲醇等化(hua)(hua)學利用(yong)(yong)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)生物及礦化(hua)(hua)利用(yong)(yong)、深部咸(xian)水層(ceng)規模化(hua)(hua)封存(cun)(cun)、二(er)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)碳(tan)(tan)快速(su)礦化(hua)(hua)及速(su)率調控、地質體碳(tan)(tan)封存(cun)(cun)容量高效利用(yong)(yong)等。預計(ji)2030年(nian)前后，CCUS核心技(ji)術將取(qu)得突(tu)破性進展，有望大幅(fu)降低(di)工業(ye)和能(neng)源生產過程中的碳(tan)(tan)排放，成(cheng)為降碳(tan)(tan)“撒(sa)手(shou)锏”。
7.資源回收與循環利用技術
【現狀與挑戰】
隨著全球可(ke)再生能(neng)源(yuan)和(he)(he)電(dian)動汽車需(xu)求(qiu)不(bu)斷(duan)增長(chang)，廢(fei)(fei)(fei)塑(su)料、廢(fei)(fei)(fei)輪(lun)胎(tai)、廢(fei)(fei)(fei)舊電(dian)池(chi)等數量劇增，其資(zi)源(yuan)化(hua)回(hui)收與循環(huan)利(li)用對節約(yue)能(neng)源(yuan)和(he)(he)保護環(huan)境(jing)尤為重要。廢(fei)(fei)(fei)塑(su)料化(hua)學循環(huan)利(li)用是(shi)廢(fei)(fei)(fei)塑(su)料處理的路徑之一，但(dan)存在熱解油出(chu)油率低、雜質(zhi)多、成本高等難點。退役動力電(dian)池(chi)的梯次利(li)用能(neng)夠(gou)解決(jue)回(hui)收處理問題，但(dan)面臨如(ru)何(he)確定簡單、合(he)適、可(ke)靠的分選條件等難題。此(ci)外，廢(fei)(fei)(fei)舊輪(lun)胎(tai)、廢(fei)(fei)(fei)催(cui)化(hua)劑及“三廢(fei)(fei)(fei)”的資(zi)源(yuan)化(hua)回(hui)收利(li)用，都將對能(neng)源(yuan)行(xing)業可(ke)持續發展(zhan)形成挑戰。
【方向與潛力】
化(hua)學循環處理技術有(you)(you)望突(tu)破廢塑(su)料材料化(hua)回收利(li)用(yong)的發展瓶頸(jing)，徹底解決塑(su)料污染問題(ti)。構建覆蓋全面(mian)、運轉高(gao)效(xiao)、規范有(you)(you)序的退役(yi)動力電(dian)池高(gao)效(xiao)循環利(li)用(yong)體系，有(you)(you)望支撐新能源汽車產(chan)業綠色高(gao)質量發展。
8.基于合成生物學的先進生物制造技術
【現狀與挑戰】
基于合成(cheng)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)的先進生(sheng)(sheng)物(wu)制(zhi)(zhi)造技(ji)術(shu)是一種(zhong)利用(yong)合成(cheng)生(sheng)(sheng)物(wu)學(xue)原理和(he)方法，通過設計和(he)構建(jian)新(xin)的生(sheng)(sheng)物(wu)系(xi)統或重新(xin)設計現有生(sheng)(sheng)物(wu)系(xi)統，實(shi)現特定功(gong)能產品的生(sheng)(sheng)物(wu)制(zhi)(zhi)造技(ji)術(shu)，目前正處于從(cong)實(shi)驗室研(yan)究向產業(ye)化應(ying)用(yong)過渡的階段。該(gai)技(ji)術(shu)可(ke)提高生(sheng)(sheng)物(wu)制(zhi)(zhi)造效率和(he)可(ke)持續性，替代傳統化工合成(cheng)路線，減少對(dui)化石能源的依賴。面臨的挑(tiao)戰包括生(sheng)(sheng)物(wu)組件準確描述和(he)應(ying)用(yong)、基因網絡(luo)預(yu)測和(he)構建(jian)、大規模基因網絡(luo)建(jian)設和(he)測試、生(sheng)(sheng)物(wu)系(xi)統精確控制(zhi)(zhi)和(he)優化等。
【方向與潛力】
合(he)成(cheng)(cheng)生(sheng)物學(xue)將加速(su)推動生(sheng)物制造(zao)(zao)業(ye)(ye)(ye)變革，基于合(he)成(cheng)(cheng)生(sheng)物學(xue)的先進生(sheng)物制造(zao)(zao)技術未來有望重塑(su)醫藥、化工、能(neng)源(yuan)等傳統行(xing)業(ye)(ye)(ye)。預計未來10～20年(nian)，合(he)成(cheng)(cheng)生(sheng)物制造(zao)(zao)有望形成(cheng)(cheng)每年(nian)數萬億美元的市場規模。綠色生(sheng)物制造(zao)(zao)將成(cheng)(cheng)為“雙碳(tan)”目標約束(shu)下能(neng)源(yuan)化工企業(ye)(ye)(ye)的重要技術選擇。
9.能源智慧生產與利用技術
【現狀與挑戰】
能(neng)源(yuan)(yuan)智慧生產與(yu)利(li)用技術是(shi)一種融合“智慧油(you)氣生產”與(yu)“AI智能(neng)決(jue)策的新能(neng)源(yuan)(yuan)利(li)用系統”而(er)形成的未來能(neng)源(yuan)(yuan)技術，目前仍處于萌芽階(jie)段，主要(yao)通過AI決(jue)策、能(neng)源(yuan)(yuan)互聯網(wang)、多能(neng)互補等方法，解決(jue)未來能(neng)源(yuan)(yuan)的智能(neng)化(hua)與(yu)綠色化(hua)利(li)用問題。面臨的挑戰(zhan)主要(yao)包括如何利(li)用AI探(tan)索新能(neng)源(yuan)(yuan)多時間尺(chi)度功能(neng)場景下(xia)的油(you)氣開(kai)發機制、油(you)氣與(yu)新能(neng)源(yuan)(yuan)融合高效開(kai)發協同調配方法等。
【方向與潛力】
AI技(ji)術(shu)將(jiang)推(tui)動(dong)(dong)傳統油氣(qi)田(tian)生(sheng)產管(guan)理(li)智(zhi)(zhi)能(neng)化(hua)提(ti)升(sheng)，并打造自(zi)動(dong)(dong)、高效(xiao)的智(zhi)(zhi)慧油氣(qi)田(tian)運行模式。基(ji)于AI智(zhi)(zhi)能(neng)決策的能(neng)源互聯網將(jiang)集成(cheng)分(fen)布式發電(dian)(dian)、儲能(neng)、通信傳感等智(zhi)(zhi)能(neng)電(dian)(dian)網技(ji)術(shu)，推(tui)動(dong)(dong)智(zhi)(zhi)慧油氣(qi)田(tian)與(yu)光伏發電(dian)(dian)、油田(tian)地熱(re)供能(neng)等多種新能(neng)源場景融合(he)高效(xiao)開發，助力生(sheng)產環節與(yu)新能(neng)源利用的協同(tong)耦合(he)，實現(xian)多能(neng)互補與(yu)長效(xiao)匹配(pei)。
10.可控核聚變技術
【現狀與挑戰】
可控核(he)(he)(he)聚變技(ji)術是(shi)一種(zhong)旨在(zai)實現輕原(yuan)(yuan)子核(he)(he)(he)（如氫的同位素氘和氚(chuan)）在(zai)極高溫度(du)和壓(ya)力下聚合成(cheng)重原(yuan)(yuan)子核(he)(he)(he)（如氦）并釋(shi)放巨大(da)能量的過(guo)程，目(mu)前正處于實驗階段，需(xu)要解決如何安(an)全高效地模擬(ni)太陽內部核(he)(he)(he)聚變過(guo)程，以提供幾乎(hu)無(wu)限的清潔能源。面臨的挑戰主要是(shi)燃燒等離(li)子體穩(wen)態自(zi)持(chi)運行、耐高能中子轟擊及高熱負荷(he)材料、氚(chuan)自(zi)持(chi)等。
【方向與潛力】
亟須突破高溫超導磁(ci)體(ti)等關鍵技術，提高等離子體(ti)的約束效率和穩定性，助力實(shi)現穩態自持運行加快(kuai)推動工業(ye)示范。預計2050年前后可控核聚變將實(shi)現商業(ye)化應用，有(you)望推動人(ren)類社會逐漸(jian)擺脫對化石能源(yuan)的依賴(lai)，進入全新能源(yuan)時代。
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