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能(neng)源科(ke)技是(shi)當(dang)今科(ke)技創新(xin)(xin)最(zui)主(zhu)要和最(zui)活躍的領(ling)域之一(yi)。在油氣、氫能(neng)、儲能(neng)、核聚變能(neng)等方面都有可能(neng)出現顛(dian)覆性新(xin)(xin)技術，不論哪(na)一(yi)種顛(dian)覆性技術出現，都會極大地改(gai)變世界能(neng)源供需格局。

能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)科(ke)技(ji)的(de)(de)發展將深刻地影響著未(wei)來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)格局(ju)，因此能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)發展前景(jing)預測對(dui)國(guo)(guo)家(jia)政策制定和(he)企(qi)業戰(zhan)略謀劃都意義重大(da)。文章在對(dui)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)現狀與發展趨(qu)勢(shi)分析的(de)(de)基礎上，總(zong)結(jie)了(le)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型多元(yuan)化(hua)(hua)、低(di)碳化(hua)(hua)、分散化(hua)(hua)、數字化(hua)(hua)和(he)全球化(hua)(hua)的(de)(de)“五化(hua)(hua)”特征，指出(chu)了(le)2016年以(yi)(yi)來(lai)出(chu)現的(de)(de)中美經貿摩擦、低(di)油價和(he)人工智能(neng)(neng)技(ji)術應用等方面的(de)(de)新變化(hua)(hua)特征，并就能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)領(ling)域未(wei)來(lai)科(ke)技(ji)發展趨(qu)勢(shi)提出(chu)了(le)低(di)成本(ben)技(ji)術、信息技(ji)術和(he)顛覆性技(ji)術3個方面的(de)(de)思考，以(yi)(yi)期為(wei)我國(guo)(guo)積極應對(dui)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)轉型，布(bu)局(ju)未(wei)來(lai)能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)科(ke)技(ji)提供點滴參考。

現代社會，能源(yuan)、糧食和水(shui)是人類(lei)賴(lai)以生(sheng)存的三大必需品(pin)。能源(yuan)關(guan)乎(hu)人類(lei)社會的全面發展，與國內(nei)生(sheng)產總值（GDP）息息相關(guan)。

能源(yuan)(yuan)(yuan)發展(zhan)前景預測對(dui)國家(jia)政策(ce)制(zhi)(zhi)定(ding)和企(qi)業戰(zhan)略(lve)謀劃(hua)都意義重大。能源(yuan)(yuan)(yuan)科(ke)技(ji)(ji)的(de)(de)發展(zhan)將深刻地影響未(wei)來能源(yuan)(yuan)(yuan)格局，“科(ke)技(ji)(ji)決定(ding)能源(yuan)(yuan)(yuan)的(de)(de)未(wei)來，科(ke)技(ji)(ji)創造未(wei)來的(de)(de)能源(yuan)(yuan)(yuan)”。為此，各國十(shi)分重視能源(yuan)(yuan)(yuan)科(ke)技(ji)(ji)的(de)(de)發展(zhan)，并(bing)制(zhi)(zhi)定(ding)能源(yuan)(yuan)(yuan)戰(zhan)略(lve)計劃(hua)，如(ru)美(mei)國的(de)(de)《全面能源(yuan)(yuan)(yuan)戰(zhan)略(lve)》、歐盟(meng)的(de)(de)《2050能源(yuan)(yuan)(yuan)技(ji)(ji)術路線圖》、日本(ben)的(de)(de)《面向2030年能源(yuan)(yuan)(yuan)環境創新(xin)戰(zhan)略(lve)》等。

我國(guo)(guo)《能源(yuan)技(ji)術(shu)革(ge)命創(chuang)新(xin)行動計劃（2016—2030年）》提出，到2030年，建成與國(guo)(guo)情相適(shi)應的(de)完善(shan)的(de)能源(yuan)技(ji)術(shu)創(chuang)新(xin)體系，能源(yuan)技(ji)術(shu)水(shui)平整體達到國(guo)(guo)際先進(jin)水(shui)平，以(yi)支撐(cheng)我國(guo)(guo)能源(yuan)產業與生態環境協調可持續發展，以(yi)及進(jin)入世界能源(yuan)技(ji)術(shu)強國(guo)(guo)行列(lie)的(de)奮斗目標。

該(gai)計劃部署(shu)了15個重點領域(yu)，分別(bie)是：煤(mei)炭(tan)無害化開(kai)采技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，非常規油氣和深層、深海油氣開(kai)發技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，煤(mei)炭(tan)清潔(jie)高效(xiao)利用技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，二氧化碳捕集、利用與封(feng)存(cun)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，先(xian)進核能(neng)(neng)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，乏燃料后處理與高放廢(fei)物(wu)安全(quan)(quan)處理處置技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，高效(xiao)太陽能(neng)(neng)利用技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，大(da)型(xing)風電技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，氫能(neng)(neng)與燃料電池技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，生物(wu)質、海洋、地熱能(neng)(neng)利用技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，高效(xiao)燃氣輪(lun)機技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，先(xian)進儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，現(xian)代(dai)電網(wang)關(guan)鍵技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)、能(neng)(neng)源互聯(lian)網(wang)技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，以(yi)及(ji)節(jie)能(neng)(neng)與能(neng)(neng)效(xiao)提(ti)升技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)，從而對(dui)我國能(neng)(neng)源技(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)體系未(wei)來發展(zhan)做了全(quan)(quan)面論述。

中國工程(cheng)院于(yu)2015年啟動了“我國能(neng)(neng)(neng)(neng)源技(ji)術(shu)革命體系(xi)戰略研(yan)究”重(zhong)大咨(zi)詢項目，從核能(neng)(neng)(neng)(neng)、風能(neng)(neng)(neng)(neng)、太(tai)陽能(neng)(neng)(neng)(neng)、儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、油氣、煤炭、水能(neng)(neng)(neng)(neng)、生(sheng)物質(zhi)能(neng)(neng)(neng)(neng)、智能(neng)(neng)(neng)(neng)電(dian)網與能(neng)(neng)(neng)(neng)源網融合(he)等(deng)九大能(neng)(neng)(neng)(neng)源技(ji)術(shu)領域開展(zhan)研(yan)究，制定了前瞻性技(ji)術(shu)（2020年）、創(chuang)新性技(ji)術(shu)（2030年）和顛覆(fu)性技(ji)術(shu)（2050年）三階段發展(zhan)的能(neng)(neng)(neng)(neng)源技(ji)術(shu)路線。

近年(nian)來，隨(sui)著資源(yuan)與環境的雙重約束，以及(ji)能源(yuan)科(ke)技(ji)進(jin)步(bu)，新(xin)能源(yuan)成本快速降(jiang)低，能源(yuan)清潔低碳加速轉(zhuan)(zhuan)型(xing)已成為全(quan)球發展趨勢。能源(yuan)轉(zhuan)(zhuan)型(xing)不僅伴隨(sui)著產業結(jie)構調整，同時也(ye)是能源(yuan)科(ke)技(ji)進(jin)步(bu)的重要驅(qu)動力(li)，科(ke)技(ji)進(jin)步(bu)與能源(yuan)轉(zhuan)(zhuan)型(xing)相互促進(jin)，正在深刻改變(bian)能源(yuan)發展的前景。

本文是筆(bi)者在近2年(nian)參加科(ke)學(xue)技(ji)術部、國(guo)家能源(yuan)局(ju)、國(guo)家自然科(ke)學(xue)基(ji)(ji)金委員會“十四五(wu)”規劃及面向2035年(nian)的戰略研究過程中，基(ji)(ji)于(yu)對(dui)當(dang)前能源(yuan)現狀與發展趨勢的分析，對(dui)能源(yuan)領域未來科(ke)技(ji)發展趨勢所做的3個方面思考與判斷(duan)，以(yi)期為(wei)我國(guo)積極應對(dui)能源(yuan)轉型，布局(ju)未來能源(yuan)科(ke)技(ji)提供點滴參考。

1能源現狀與發展趨勢

1.1現狀

2019年(nian)，全球能源消費(fei)總(zong)量(liang)達到(dao)了138.62億(yi)噸(dun)油(you)(you)(you)當(dang)量(liang)；其中，石油(you)(you)(you)44.7億(yi)噸(dun)油(you)(you)(you)當(dang)量(liang)，煤炭(tan)38.3億(yi)噸(dun)油(you)(you)(you)當(dang)量(liang)，天然(ran)氣(qi)34.3億(yi)噸(dun)油(you)(you)(you)當(dang)量(liang)，化石能源總(zong)的占比為84.62%[4]，比2010年(nian)降低了2個(ge)百分(fen)點(dian)。同時，天然(ran)氣(qi)長足發(fa)展，2019年(nian)消費(fei)量(liang)是1965年(nian)的6.35倍，占比從(cong)15%增長到(dao)24.7%。更加清潔(jie)的天然(ran)氣(qi)替代了大量(liang)石油(you)(you)(you)和煤炭(tan)。

1.2發展趨勢

對于(yu)未(wei)來能源發(fa)展趨勢(shi)，我(wo)們重點分析了自2016年以來的(de)“變”與“不(bu)變”，在(zai)“不(bu)變”中(zhong)堅守，在(zai)“變”中(zhong)調整。

近10年來，全球能(neng)源(yuan)發展的主要趨勢沒有(you)改變。

①對于未來(lai)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)需求增長，世界(jie)上(shang)很多知名研究機構(gou)都(dou)進行(xing)過預測：可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)和天然氣將成(cheng)為滿足未來(lai)全(quan)球(qiu)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)需求增長的主要來(lai)源(yuan)，“低碳化(hua)(hua)”和“多元化(hua)(hua)”是未來(lai)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)發(fa)展(zhan)的重要趨(qu)勢與特征。隨著(zhu)太陽能(neng)(neng)(neng)(neng)、風能(neng)(neng)(neng)(neng)、地熱能(neng)(neng)(neng)(neng)、海洋能(neng)(neng)(neng)(neng)及儲能(neng)(neng)(neng)(neng)等新(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)快速發(fa)展(zhan)，能(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)正(zheng)從過去以煤炭、油氣、電(dian)力集中式資源(yuan)供給，向集中式與“分散式”并重發(fa)展(zhan)。

②隨著各種信息化技術(shu)在(zai)能(neng)源領域(yu)中的應(ying)用，特別是“數(shu)字化”技術(shu)逐步打破了不同(tong)能(neng)源品種間的壁壘，也(ye)成(cheng)為(wei)未來的一大發展趨(qu)勢。在(zai)能(neng)源界(jie)，“沒(mei)有(you)哪個國家(jia)能(neng)夠在(zai)能(neng)源問(wen)題上獨善(shan)其身”“技術(shu)沒(mei)有(you)國界(jie)”已經成(cheng)為(wei)大家(jia)的共識。

③全(quan)球(qiu)(qiu)能(neng)源互聯(lian)網(wang)概念的提出與全(quan)球(qiu)(qiu)能(neng)源互聯(lian)網(wang)發(fa)展(zhan)合(he)作(zuo)組織的成立是能(neng)源“國際化(hua)(hua)(hua)”的一個重(zhong)(zhong)要標志。美(mei)國著名學者杰(jie)里米·里夫金(jin)在(zai)其著作(zuo)《第三次工(gong)業(ye)革命》中，首先提出了(le)能(neng)源互聯(lian)網(wang)的愿景，引發(fa)了(le)國內外的廣泛關注。2015年9月26日，國家主席(xi)習近平在(zai)聯(lian)合(he)國發(fa)展(zhan)峰會(hui)上(shang)發(fa)表(biao)重(zhong)(zhong)要講(jiang)話，倡議探討構建全(quan)球(qiu)(qiu)能(neng)源互聯(lian)網(wang)，推動以(yi)清潔和綠色的方式滿足(zu)全(quan)球(qiu)(qiu)電力(li)需求，這是對傳統能(neng)源發(fa)展(zhan)觀(guan)的歷史超越(yue)(yue)(yue)和重(zhong)(zhong)大創新。能(neng)源科技國際合(he)作(zuo)越(yue)(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)廣泛，強(qiang)度越(yue)(yue)(yue)來(lai)(lai)越(yue)(yue)(yue)大，投資100億(yi)美(mei)元的國際熱核(he)聚(ju)變實(shi)驗堆合(he)作(zuo)項目（ITER），就是一個典型案例。低碳化(hua)(hua)(hua)、多元化(hua)(hua)(hua)、分散化(hua)(hua)(hua)、數字(zi)化(hua)(hua)(hua)和全(quan)球(qiu)(qiu)化(hua)(hua)(hua)將是未來(lai)(lai)能(neng)源發(fa)展(zhan)的主要方向(xiang)。

在充分(fen)認識這些“不變(bian)(bian)”特征的(de)同時，識別(bie)變(bian)(bian)化(hua)的(de)特征與發展趨(qu)勢，是問(wen)題的(de)關鍵。

①自(zi)2018年以來(lai)，美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)把(ba)中國(guo)(guo)(guo)(guo)確定(ding)為(wei)競爭(zheng)對手，特朗普政(zheng)府挑(tiao)起了中美(mei)(mei)經(jing)貿摩擦。繼后(hou)，美(mei)(mei)國(guo)(guo)(guo)(guo)國(guo)(guo)(guo)(guo)內(nei)要求與中國(guo)(guo)(guo)(guo)科技脫(tuo)鉤甚至是(shi)全面(mian)脫(tuo)鉤的呼(hu)聲甚囂塵上，這是(shi)包(bao)括能源(yuan)科技領域在內(nei)的中國(guo)(guo)(guo)(guo)科技面(mian)臨的重大(da)挑(tiao)戰。我們要去掉幻想(xiang)，早做準備，堅持以我為(wei)主和開放合作的方(fang)針，加大(da)自(zi)主研發力度。

②新冠肺炎疫情和石油價(jia)格戰的影(ying)響疊加，極大(da)地打壓了石油價(jia)格。2020年3—4月國際油價(jia)一路下跌，4月20日，美國西德克薩斯輕質(zhi)中間基原(yuan)油（WTI）期貨價(jia)格更(geng)是跌至?37.3美元/桶，開歷史先河！今后(hou)一個時期，油價(jia)低(di)于60美元/桶是大(da)概(gai)率事(shi)件。

③人工智能(neng)、區塊鏈等技(ji)(ji)術突飛猛(meng)進，將(jiang)深刻(ke)地影響未來能(neng)源的發(fa)展，在(zai)某種程度(du)上將(jiang)改變能(neng)源格局與業態。顛(dian)覆性(xing)技(ji)(ji)術始終伴(ban)隨著人類科技(ji)(ji)進步史，具有不可預見(jian)屬性(xing)。只有準確(que)把握這(zhe)些發(fa)展趨(qu)勢(shi)，才(cai)有可能(neng)對(dui)未來能(neng)源科技(ji)(ji)發(fa)展趨(qu)勢(shi)做出較為(wei)準確(que)判斷。

2低成本技術將是企業的核心競爭力

1967年，美國(guo)石油(you)(you)(you)(you)地質學家(jia)Hubbert建立了(le)用于預測油(you)(you)(you)(you)田累(lei)計(ji)產(chan)量和最終可采儲(chu)量的(de)“鐘形”模型。此后，石油(you)(you)(you)(you)峰值論(lun)一(yi)度盛行(xing)，石油(you)(you)(you)(you)資源稀(xi)缺(que)性被過度強調。在這樣的(de)背(bei)景下，獲取更多油(you)(you)(you)(you)氣(qi)儲(chu)量成(cheng)為絕大多數(shu)石油(you)(you)(you)(you)公司(si)尤其(qi)是國(guo)際大石油(you)(you)(you)(you)公司(si)的(de)重(zhong)要戰略目標之一(yi)，那是一(yi)個“資源為王”的(de)時代(dai)。

美國“頁巖(yan)革命”的(de)成功，消除了(le)人們對油氣(qi)(qi)資源稀缺性(xing)的(de)擔(dan)心(xin)。據美國能源信息署(shu)（EIA）的(de)評價結果，全球石油和(he)天然氣(qi)(qi)技術(shu)(shu)可(ke)采資源總(zong)量(liang)分別(bie)多達33570億桶和(he)648萬億立(li)方米(mi)[7]，油氣(qi)(qi)資源不(bu)再稀缺。此外，由于太陽(yang)能、風能的(de)利用(yong)，能源變得可(ke)再生(sheng)，取之(zhi)不(bu)盡，用(yong)之(zhi)不(bu)竭。誰擁有(you)(you)技術(shu)(shu)，誰就擁有(you)(you)能源資源，這是一個“技術(shu)(shu)為(wei)王”的(de)時代。

在(zai)“技(ji)術為王”的(de)(de)時代，獲取能(neng)(neng)源資(zi)源的(de)(de)成本或效率是決定成敗之(zhi)關鍵所(suo)在(zai)，因此發展低成本技(ji)術是未來重要(yao)趨(qu)勢(shi)。近年(nian)(nian)(nian)來，可再生(sheng)能(neng)(neng)源的(de)(de)快(kuai)速發展就得益于其成本的(de)(de)大幅(fu)降低。2018年(nian)(nian)(nian)公用事(shi)業規(gui)模光伏(fu)發電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)加權平(ping)均平(ping)準化電(dian)(dian)(dian)力(li)成本（LCOE）相較2010年(nian)(nian)(nian)降低了77%，陸(lu)上(shang)風電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)降幅(fu)也(ye)(ye)有35%。美(mei)(mei)國能(neng)(neng)源信息署預測，美(mei)(mei)國2022年(nian)(nian)(nian)后投產的(de)(de)風電(dian)(dian)(dian)和(he)(he)太陽能(neng)(neng)發電(dian)(dian)(dian)項目的(de)(de)LCOE都將(jiang)低于燃氣發電(dian)(dian)(dian)[9]。在(zai)集中(zhong)式(shi)(shi)可再生(sheng)能(neng)(neng)源發電(dian)(dian)(dian)大幅(fu)降低成本和(he)(he)快(kuai)速發展的(de)(de)同時，分(fen)散式(shi)(shi)發電(dian)(dian)(dian)的(de)(de)發展也(ye)(ye)在(zai)加速。據光伏(fu)協會公布(bu)的(de)(de)數(shu)據，2018年(nian)(nian)(nian)中(zhong)國新增分(fen)布(bu)式(shi)(shi)光伏(fu)裝機2320萬千瓦，占(zhan)(zhan)比為52.7%，第一(yi)次超過了集中(zhong)式(shi)(shi)光伏(fu)；2019年(nian)(nian)(nian)這種(zhong)勢(shi)頭(tou)繼(ji)續維持(chi)，而且(qie)小規(gui)模的(de)(de)戶用分(fen)布(bu)式(shi)(shi)光伏(fu)占(zhan)(zhan)了將(jiang)近一(yi)半。

低(di)成本可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源技(ji)術(shu)是能(neng)(neng)(neng)(neng)源科技(ji)發(fa)(fa)展(zhan)的(de)(de)重點(dian)(dian)領域。太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)和風(feng)能(neng)(neng)(neng)(neng)是未來可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源的(de)(de)主(zhu)體，而降低(di)成本、提高技(ji)術(shu)成熟(shu)度(du)和構建合適的(de)(de)商業模(mo)式(shi)是可再生能(neng)(neng)(neng)(neng)源未來的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)方向(xiang)。在風(feng)能(neng)(neng)(neng)(neng)領域，未來技(ji)術(shu)發(fa)(fa)展(zhan)方向(xiang)主(zhu)要(yao)有大(da)功率(lv)風(feng)電(dian)(dian)機組(zu)整機設計、風(feng)機運(yun)維與故障診斷、大(da)功率(lv)無線輸電(dian)(dian)的(de)(de)高空風(feng)力發(fa)(fa)電(dian)(dian)技(ji)術(shu)等。在太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)領域，需要(yao)重點(dian)(dian)發(fa)(fa)展(zhan)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)光熱發(fa)(fa)電(dian)(dian)、薄膜電(dian)(dian)池(chi)技(ji)術(shu)、太(tai)(tai)(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)(neng)制氫技(ji)術(shu)、可穿戴柔性輕便(bian)太(tai)(tai)(tai)陽(yang)電(dian)(dian)池(chi)技(ji)術(shu)等。

油氣(qi)領域(yu)(yu)的(de)低成本(ben)技術也是(shi)能源科技發展(zhan)關注(zhu)的(de)焦(jiao)點(dian)。到2050年(nian)(nian)，油氣(qi)在一(yi)次(ci)能源消費結(jie)構(gou)中(zhong)占比仍將保(bao)持在50%左(zuo)右，這已(yi)成為業界共識(shi)。在近期儲(chu)(chu)量增長最快的(de)深(shen)水油氣(qi)領域(yu)(yu)，浮式天然氣(qi)生(sheng)產(chan)、處理、液化、儲(chu)(chu)存和卸載一(yi)體化平臺（FLNG）及(ji)海底生(sheng)產(chan)設備的(de)應用，再加上(shang)結(jie)構(gou)的(de)不斷優(you)化，生(sheng)產(chan)成本(ben)可降(jiang)至(zhi)每桶50美元以下。頁巖油氣(qi)是(shi)今后增儲(chu)(chu)上(shang)產(chan)的(de)另一(yi)重要領域(yu)(yu)，2012—2016年(nian)(nian)美國頁巖油開發的(de)平衡油價(jia)總(zong)體上(shang)降(jiang)低了50%，技術進步貢獻了1/3的(de)降(jiang)幅[。

低(di)成本油氣技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)發展方(fang)向(xiang)很多。①在地球物理(li)(li)勘探方(fang)面(mian)，主(zhu)要(yao)包(bao)括智(zhi)(zhi)能(neng)高效采集(ji)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、基(ji)于深(shen)(shen)度學習的地球物理(li)(li)資料自動處理(li)(li)和解釋技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，以(yi)(yi)(yi)及物探全過程(cheng)智(zhi)(zhi)能(neng)管理(li)(li)技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等。②在鉆(zhan)完(wan)井工程(cheng)方(fang)面(mian)，主(zhu)要(yao)包(bao)括精確(que)導向(xiang)的智(zhi)(zhi)能(neng)自動鉆(zhan)完(wan)井技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、鉆(zhan)完(wan)井工程(cheng)地質一(yi)體化及井筒完(wan)整性技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、智(zhi)(zhi)能(neng)化壓裂裝(zhuang)備(bei)與技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，以(yi)(yi)(yi)及智(zhi)(zhi)能(neng)化機(ji)器(qi)人壓裂施工技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等。③在油氣田生產經營方(fang)面(mian)，主(zhu)要(yao)包(bao)括基(ji)于大數據和深(shen)(shen)度學習的新一(yi)代(dai)人工智(zhi)(zhi)能(neng)油田技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)、石油工業智(zhi)(zhi)能(neng)云網平臺技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)，以(yi)(yi)(yi)及人工智(zhi)(zhi)能(neng)機(ji)器(qi)人技(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)(ji)術(shu)(shu)(shu)等。

3信息技術將重塑能源未來

當前(qian)，世界正在(zai)經歷第四(si)次工(gong)業(ye)(ye)革(ge)命(ming)，信息技(ji)(ji)術(shu)日新月異(yi)，大數據(ju)、人工(gong)智能、區塊鏈等技(ji)(ji)術(shu)快速發(fa)展(zhan)。這些新興(xing)科學技(ji)(ji)術(shu)為能源行業(ye)(ye)的(de)(de)發(fa)展(zhan)創造了機遇，它們與能源行業(ye)(ye)的(de)(de)深度融合是(shi)獲取低(di)成本技(ji)(ji)術(shu)的(de)(de)重要(yao)途徑。低(di)成本技(ji)(ji)術(shu)將改變(bian)世界能源的(de)(de)發(fa)展(zhan)格局，進(jin)而重塑未來的(de)(de)能源行業(ye)(ye)。

能源(yuan)行(xing)(xing)業是(shi)最早(zao)(zao)得益于數字(zi)化(hua)(hua)的行(xing)(xing)業。電(dian)廠、煤(mei)礦和油氣田(tian)(tian)很早(zao)(zao)就已開始應(ying)用計算機等(deng)(deng)信息技(ji)術(shu)來(lai)提高自(zi)動化(hua)(hua)和管理(li)(li)的水平，現在更提出了數字(zi)電(dian)廠、數字(zi)礦山、數字(zi)油田(tian)(tian)、數字(zi)煉廠等(deng)(deng)概念，這(zhe)(zhe)些極大地(di)(di)提高了勞動生(sheng)產率，降低了人工成本。當前及(ji)今后一個時期，是(shi)從(cong)數字(zi)化(hua)(hua)到智能化(hua)(hua)的時代。智能電(dian)廠、礦山、油田(tian)(tian)和煉廠，將進一步優化(hua)(hua)生(sheng)產流程，精簡(jian)機構和人員(yuan)——工廠“無人化(hua)(hua)管理(li)(li)”是(shi)基(ji)本模式，這(zhe)(zhe)將極大地(di)(di)改(gai)變行(xing)(xing)業生(sheng)態。

信息技術正在從更廣(guang)和更深的(de)層(ceng)次對能(neng)源體(ti)系進行(xing)重構。從生產端到消費端，數字化(hua)將系統地(di)改變能(neng)源的(de)整個產業(ye)(ye)(ye)鏈和生態體(ti)系，使整個產業(ye)(ye)(ye)鏈的(de)每個環節(jie)都有機地(di)結(jie)合起(qi)來，從而極大地(di)提高(gao)能(neng)源利(li)用效率。華為、阿里巴巴、騰訊、谷歌、特斯拉等(deng)(deng)新(xin)興的(de)技術公(gong)司(si)都紛紛在能(neng)源領(ling)域開展業(ye)(ye)(ye)務——通過(guo)大數據、人(ren)工智能(neng)等(deng)(deng)手(shou)段，提高(gao)整個系統的(de)靈活性，從而極大地(di)提高(gao)能(neng)效，進而改變整個行(xing)業(ye)(ye)(ye)的(de)產業(ye)(ye)(ye)鏈結(jie)構和商業(ye)(ye)(ye)模式(shi)[12]。

區塊(kuai)鏈(lian)(lian)技術(shu)將為能(neng)源行業注入新(xin)動(dong)力。區塊(kuai)鏈(lian)(lian)技術(shu)在能(neng)源領(ling)域(yu)(yu)已經被(bei)愈(yu)加廣泛地(di)應用，在以(yi)原油為代表的(de)能(neng)源交易平臺、可再生電力的(de)點對點交易、電動(dong)汽車充電、電網資產(chan)管理、綠證(zheng)追蹤管理甚至虛擬能(neng)源貨(huo)幣等(deng)領(ling)域(yu)(yu)都(dou)已嶄(zhan)露頭角，這將會給能(neng)源領(ling)域(yu)(yu)帶(dai)來(lai)更深刻的(de)變化(hua)。

數字化轉型將(jiang)(jiang)重塑(su)油氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)。新(xin)一代人(ren)工(gong)智能(neng)技術在石(shi)油工(gong)業(ye)(ye)上游的(de)全面集成創新(xin)應用，將(jiang)(jiang)產生新(xin)一代人(ren)工(gong)智能(neng)油田技術，實現對(dui)油氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)傳統流程的(de)升級優化和組織(zhi)再(zai)造，大幅度降低(di)油氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)成本，增強(qiang)企(qi)業(ye)(ye)競爭力(li)和油氣(qi)行(xing)業(ye)(ye)持續生存的(de)能(neng)力(li)。

4顛覆性技術是未來能源最大變數

能(neng)(neng)(neng)源科(ke)技是當今科(ke)技創新最主要和(he)最活躍(yue)的(de)領域(yu)之一(yi)。在油氣、氫能(neng)(neng)(neng)、儲能(neng)(neng)(neng)、核聚變能(neng)(neng)(neng)等方面(mian)都(dou)有可能(neng)(neng)(neng)出現(xian)顛(dian)覆性新技術，不論(lun)哪一(yi)種顛(dian)覆性技術出現(xian)，都(dou)會極大地改變世界能(neng)(neng)(neng)源供(gong)需格局。

4.1油氣領域的顛覆性技術

水(shui)平井(jing)多段清水(shui)壓裂(lie)技(ji)術(shu)將使頁巖(yan)油氣實現經(jing)濟有效的開(kai)(kai)采。這一(yi)(yi)顛覆(fu)(fu)性技(ji)術(shu)會極(ji)大(da)地改變全球能源格(ge)局。應用物理與(yu)化學(xue)相結(jie)合的方法，對低成(cheng)熟度頁巖(yan)油、稠油進(jin)行原位改質，這有可(ke)能是繼“頁巖(yan)革(ge)命(ming)”之(zhi)后的另一(yi)(yi)次革(ge)命(ming)。一(yi)(yi)旦這一(yi)(yi)顛覆(fu)(fu)性技(ji)術(shu)取得(de)成(cheng)功(gong)，又一(yi)(yi)巨(ju)大(da)油氣資源將得(de)以經(jing)濟、有效的開(kai)(kai)發和利用。納米技(ji)術(shu)和新材(cai)料也有可(ke)能催生(sheng)出顛覆(fu)(fu)性的油氣提高采收率(lv)技(ji)術(shu)，如地下(xia)納米機器人驅油和地下(xia)油水(shui)分離技(ji)術(shu)等。多用途激(ji)(ji)光工具(ju)與(yu)鉆井(jing)技(ji)術(shu)結(jie)合，或許可(ke)以顛覆(fu)(fu)傳統的鉆井(jing)方式，即(ji)由激(ji)(ji)光熔融(rong)替代機械(xie)破巖(yan)，提高鉆井(jing)效率(lv)。

4.2氫能源技術

氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)技術(shu)在能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)領域產(chan)(chan)(chan)生顛覆(fu)性影響的(de)(de)(de)關(guan)(guan)鍵在于低(di)成本、高性能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池技術(shu)和(he)低(di)成本、高效(xiao)率的(de)(de)(de)工業化制(zhi)氫(qing)技術(shu)。近年來，世界各國(guo)都(dou)已(yi)認識到(dao)氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)作為(wei)(wei)二次能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)在能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)轉型中(zhong)的(de)(de)(de)重要性，很(hen)多國(guo)家都(dou)高度(du)重視氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)產(chan)(chan)(chan)業的(de)(de)(de)發展(zhan)，把氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)產(chan)(chan)(chan)業提升到(dao)國(guo)家能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)戰(zhan)略(lve)的(de)(de)(de)高度(du)，制(zhi)定氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)發展(zhan)戰(zhan)略(lve)，并出臺(tai)促進其發展(zhan)的(de)(de)(de)扶(fu)持政策[13]。一(yi)旦借助(zhu)石墨烯、納米超材(cai)(cai)料(liao)(liao)等新材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)電(dian)解制(zhi)氫(qing)技術(shu)取(qu)得重大突破，氫(qing)燃(ran)料(liao)(liao)大規模甚至完全(quan)替代(dai)化石燃(ran)料(liao)(liao)將是有可能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)(de)。隨著新材(cai)(cai)料(liao)(liao)聚合物電(dian)解質膜燃(ran)料(liao)(liao)電(dian)池技術(shu)的(de)(de)(de)成熟和(he)相(xiang)關(guan)(guan)基(ji)礎設施(shi)的(de)(de)(de)完善，以氫(qing)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)為(wei)(wei)動(dong)力的(de)(de)(de)汽(qi)車(che)、火車(che)和(he)輪船等將替代(dai)燃(ran)油(you)機動(dong)車(che)成為(wei)(wei)主要的(de)(de)(de)交通(tong)工具。歐(ou)洲已(yi)經(jing)開(kai)展(zhan)不(bu)少天然氣管道(dao)摻輸氫(qing)氣的(de)(de)(de)試驗項目，以期為(wei)(wei)氫(qing)產(chan)(chan)(chan)業大規模發展(zhan)做好準(zhun)備[14]。

4.3儲能技術

儲(chu)能(neng)技術被稱為“能(neng)源革(ge)命的(de)支撐(cheng)技術”，在很多方面都將發揮重大的(de)作用。

①對于電(dian)力(li)系(xi)統而言，儲能可(ke)為電(dian)網(wang)提供調峰(feng)調頻、削峰(feng)填谷(gu)、黑啟動、需求響應(ying)支撐(cheng)等多種(zhong)服(fu)務，提升傳統電(dian)力(li)系(xi)統的靈活(huo)性、經濟性和安全性。

②在可(ke)再(zai)生能源(yuan)(yuan)開發(fa)方面，儲能可(ke)顯(xian)著(zhu)提高風電和太陽能發(fa)電的消納水平，支(zhi)撐分(fen)布(bu)(bu)式(shi)電力及微(wei)網(wang)。隨著(zhu)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)光(guang)伏、小型(xing)生物(wu)質能源(yuan)(yuan)、天(tian)然氣冷(leng)-熱-電三(san)聯供、燃料電池等(deng)分(fen)布(bu)(bu)式(shi)能源(yuan)(yuan)技術(shu)的日益成熟，以及相關(guan)的儲能、數字(zi)化等(deng)技術(shu)的進展，分(fen)布(bu)(bu)式(shi)能源(yuan)(yuan)未(wei)來(lai)還將獲得更加迅猛的發(fa)展。

③在交(jiao)通(tong)方面，儲(chu)(chu)能(neng)(neng)將在能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯互通(tong)、融合新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)汽車在內(nei)的(de)(de)智(zhi)慧交(jiao)通(tong)網絡方面起到關(guan)鍵作用。有可能(neng)(neng)為能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)行(xing)業帶(dai)來(lai)顛覆性(xing)影(ying)響(xiang)的(de)(de)是基(ji)于(yu)新材(cai)(cai)料的(de)(de)新型電(dian)(dian)池(chi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)，如石墨烯超(chao)級電(dian)(dian)容器、碳納米材(cai)(cai)料自儲(chu)(chu)能(neng)(neng)器件、超(chao)導電(dian)(dian)磁儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)等。如果低成(cheng)本高(gao)效率(lv)的(de)(de)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)出現(xian)并投入大(da)(da)規(gui)模(mo)商業化應用，將極大(da)(da)地促進可再(zai)生能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的(de)(de)發(fa)展(zhan)，使新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)交(jiao)通(tong)工具大(da)(da)規(gui)模(mo)甚至完(wan)全(quan)替(ti)代燃油交(jiao)通(tong)工具。

4.4可控核聚變技術

核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)能是(shi)人類理想中(zhong)的(de)終極能源，具(ju)有諸(zhu)多優勢。可控核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)的(de)主流技(ji)術方案主要有2種，即磁約束核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)（MFC）和慣性(xing)約束核聚(ju)變(bian)(bian)(bian)（IFC）。

目(mu)(mu)前，世界上的核聚(ju)變相關研究(jiu)計劃比較多(duo)，如國際熱核聚(ju)變實(shi)驗(yan)堆(dui)（ITER）計劃、美(mei)國國家點火裝(zhuang)(zhuang)置（NIF）、美(mei)國懸(xuan)浮偶極子(zi)試驗(yan)裝(zhuang)(zhuang)置（LDX）、美(mei)國Z-IFE裝(zhuang)(zhuang)置、美(mei)國Lawrenceville Plasma Physics研究(jiu)項(xiang)目(mu)(mu)、美(mei)國FRX-L研究(jiu)項(xiang)目(mu)(mu)、加拿大通(tong)用聚(ju)變、歐洲高(gao)功率激光(guang)能源研究(jiu)（HiPER）計劃和德國Wendelstein7-X等。中國于2007年正式加入ITER計劃，同時也在大力(li)推動國內的核聚(ju)變科學技術研究(jiu)。我國已(yi)圓滿完(wan)成了聚(ju)變工程實(shi)驗(yan)堆(dui)（CFETR）概念設計，目(mu)(mu)前正在開(kai)展工程設計。

中國環(huan)流器二號A裝(zhuang)置(zhi)（HL-2A）和全超導托卡馬克核(he)聚(ju)(ju)變實(shi)驗裝(zhuang)置(zhi)（EAST）等(deng)大(da)科學裝(zhuang)置(zhi)也先(xian)后建成(cheng)，多項物理實(shi)驗研究成(cheng)果居于世(shi)界前列。HL-2A在國內首次實(shi)現(xian)了(le)偏(pian)濾器位形(xing)放電、高約(yue)束(shu)模式運行(xing)。2017年7月，EAST在世(shi)界上首次實(shi)現(xian)了(le)5000萬(wan)度等(deng)離子體持續放電101.2秒的高約(yue)束(shu)運行(xing)，再(zai)次創造了(le)磁(ci)約(yue)束(shu)核(he)聚(ju)(ju)變研究新的世(shi)界紀(ji)錄。

5結論

隨著減(jian)排(pai)和(he)環境(jing)保護(hu)形勢的(de)(de)(de)日益嚴峻，在新能源和(he)智能化(hua)(hua)等(deng)技(ji)術進步和(he)成本快速下(xia)降的(de)(de)(de)推(tui)動下(xia)，全(quan)球能源沿著多元化(hua)(hua)、低碳(tan)化(hua)(hua)、分散化(hua)(hua)、數字(zi)化(hua)(hua)和(he)全(quan)球化(hua)(hua)的(de)(de)(de)方(fang)向加速轉型，正(zheng)在進入一個能源轉型發展的(de)(de)(de)時(shi)代。

同時，中美經(jing)貿摩擦、沙俄(e)油(you)價戰、新(xin)(xin)冠肺炎疫(yi)情等使能(neng)(neng)(neng)(neng)源未(wei)來(lai)發(fa)展(zhan)充(chong)滿不(bu)確定性(xing)。新(xin)(xin)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源技術和新(xin)(xin)的(de)(de)(de)商(shang)業(ye)模(mo)式將改變傳統的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源供(gong)應模(mo)式，綜合(he)能(neng)(neng)(neng)(neng)源服務會逐(zhu)步成為主流。新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)(neng)源和天然氣等清潔(jie)能(neng)(neng)(neng)(neng)源將滿足未(wei)來(lai)大部分新(xin)(xin)增(zeng)的(de)(de)(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)源需求，能(neng)(neng)(neng)(neng)源體(ti)系也將發(fa)生結構性(xing)的(de)(de)(de)變化。

低成(cheng)本技術(shu)將成(cheng)為未(wei)來(lai)能(neng)源科技發展的(de)主(zhu)流，人工智能(neng)等信息技術(shu)將重塑能(neng)源未(wei)來(lai)。未(wei)來(lai)在油氣、氫能(neng)、儲能(neng)、核聚(ju)變能(neng)等領域都有(you)可(ke)能(neng)出現顛覆性新技術(shu)，從而根本性地改變未(wei)來(lai)能(neng)源的(de)圖景(jing)。準確把握能(neng)源技術(shu)發展趨勢(shi)，對于指導科技創新的(de)方向，以及國家制定(ding)能(neng)源政策和企業戰(zhan)略轉(zhuan)型都具(ju)有(you)重要意義(yi)。