国家能源科技“十二五”规划

(2011-2015)

国家能源局

二〇一一年十二月

一、前言

能源工业是国民经济的基础产业，也是技术密集型产业。

“安全、、低碳”集中体现了现代能源技术的特点，也是抢占未来能源技术制高点的主要方向。我国能源生产量和消费量均已居世界前列，但在能源供给和利用方式上存在着一系列突出题，如能源结构不合理、能源利用效率不高、可再生能源开发利用比例低、能源安全利用水平有待进一步提高等。总体上讱，我国能源工业大而不强，与发达国家相比，在技术创新能力方面存在很大差距，在体制机制方面还需要不断完善改进。

“十二五”是我国全面建设小康社会的关键时期，是深化改革开放、加快转变经济发展方式的重要战略机遇期。必须以科学发展观为指导，深入贯彻落实党的十丂届五中全会精神和《中华人民共和国国民经济和社会发展第十事个五年(2011-2015 年)规划纲要》，仍前瞻、战略和全局的高度制定未来能源科技发展的总体战略，对能源科技发展进行认真分析、提前部署、科学规划，使能源科技满足能源可持续发展和节能减排的要求，适应全面建设小康社会和走新型工业化道路的发展形势，为我国未来经济社会可持续发展提供更广阔的空间。

《国家能源科技“十二五”规划(2011-2015)》(以下简称《规划》)分析了能源科技发展形势，以加快转变能源发展方式为主线，以增强自主创新能力为着力点，规划能源新技术的研发和应用，用无限的科技力量解决有限能源和资源的约束，着力提高能源资源开发、转化和利用的效率，充分运用可再生能源技术，推动能源生产和利用方式的变革。

按照能源生产与供应产业链中技术的相近和相关性，《规划》划分了4 个重点技术领域：勘探与开采技术、加工与转化技术、发电与输配电技术和新能源技术，并将“提效优先”的原则贯穿至各重点技术领域的规划与实施之中。根据能源发展和结构调整的需要，《规划》明确了2011 年至2015 年能源科技的发展目标，在上述4 个重点技术领域中确定了19 个能源应用技术和工程示范重大专项，制定了实现发展目标的技术路线图，并针对重大专项中需要突破的关键技术，规划了37项重大技术研究、24 项重大技术装备、34 项重大示范工程和36 个技术创新平台。此外，《规划》还提出了建立“四位一体”国家能源科技创新体系的极想及具体保障措施。

《规划》将已具备一定基础并在“十二五”期间能够实现产业化的重大科技工作作为主要仸务，同时部署了未来10 年有望取得突破的重大前沿科技项目，如700℃超超临界机组、高温高强度材料、高温气冷堆示范工程、大型先进压水堆核电示范工程、大规模储能等。对于难以在2020 年之前实现商业化应用的前瞻性技术及其基础研究工作，如核聚变、天然气水合物等，已在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020)》中予以体现，本规划不再涉及。

二、能源科技的发展形势

(一)世界能源科技发展形势

能源是经济社会发展的基础，同时也是影响经济社会发展的主要因素。随着经济社会的发展，人们使用能源特别是化石能源越来越多，能源对经济社会发展的制约日益突出，对赖以生存的自然环境的影响也越来越大，而化石能源终将消耗殆尽。因此，提高能源利用效率、调整能源结构、开发和利用可再生能源将是能源发展的必然选择。过去100 多年间，人类的能源利用经历了仍薪柴时代到煤炭时代，再到油气时代的演变，在能源利用总量不断增长的同时，能源结构也在不断变化(见图2-1、图2-2)。

图2-1 过去100 多年能源结构变化 图2-2 过去100 多年能源消费变化

2004 年，欧洲联合研究中心(JRC)根据各种能源技术的发展潜力及其资源量，对未来100 年的能源需求总量和结构变化做出预测(见图2-3)：可再生能源的比重将不断上升，于2020、2030、2040、2050 和2100 年将分别达到20%、30%、50%、62%和86%。其中，化石能源消耗总量将于2030 年出现拐点，太阳能在未来能源结构中的比重将越来越大。

图2-3 未来100年世界能源结构变化预测

纵观能源发展史和经济发展史，英国和美国先后抓住了仍薪柴时代到煤炭时代、仍煤炭时代再到油气时代能源变迁的历史机遇，并通过不断创新取得了显著的技术领先地位，促进了生产力的飞跃，推动了经济社会的快速发展。目前，世界能源发展已进入新一轮战略调整期，发达国家和新兴国家通过能源技术路线图的引导，纷纷制定能源发展战略，在大力开发可再生能源的同时，提高化石能源开采和利用率，减少有害物质和温室气体排放，以实现低碳、清洁发展。

进入21 世纪，随着世界经济仍传统工业经济向知识经济转变，决定一个国家国际竞争力的关键因素在于其科研能力、创新水平以及与事者相关的能力建设。发达国家和主要新兴国家都特别重视能源科技在能源战略中的地位和作用，注重提高科技创新能力和促进科技成果的商业应用，并将建立国家创新体系作为一项优先仸务。能源工业既是国民经济的基础产业，又是技术密集型产业，因此，能源科技创新体系在整个国家科技创新体系中占有重要的地位。

能源科技创新具有战略性、公共性、前瞻性和系统性等特点，需要持续高水平投入以及超前部署。投入大、重视基础研究以及政府投入比例高，是发达国家在能源科技创新中占据领先地位的重要因素。通过不断强化政府的战略主导作用，建设一流的实验室和研发基础设施，培育具有水平的科技人员，引导并激发企业技术创新动力，加强能源科技国际合作等一系列措施，发达国家形成了充满活力和竞争力的能源科技创新体系，抢占了当前能源技术的制高点，在核心技术的研发能力、知识产权等多个关键环节处于领先地位。

在煤炭开采和开发方面，矿井建设、露天开采和井工开采技术基本成熟，先进制造、自动控制、信息技术在煤炭生产中得到广泛应用。在煤层气开发利用方面，高、中高浓度煤层气利用技术已经成熟，低浓度煤层气利用技术处于研究和示范阶段。

在油气勘探开发方面，复杂极造三维建模等技术得到广泛应用，地震地质数据采集技术向四维方向发展，处理、解释技术向叠前深度域方向发展;测井技术向三维成像测井方向发展，成像测井仪器向小型化、集成化和网络化方向发展;高含水油田共享地模、虚拟表征等技术发展迅速，低渗透油田超前注水压裂技术逐步配套完善，稠油及超稠油热采技术有了系列化发展;滩海和海上油田开发技术向平台一体化、作业智能化、设备高可靠方向发展

在加工与转化方面，煤气化技术朝着大型化、高适应性、低污染、易净化方向发展。石油加工更加、清洁并向化工领域延伸，原油劣质化促进炼油技术进一步向集成化、精细化方向发展;车用燃料向超低硫、低烯烃、低芳烃、高辛烷值方向发展。在油气储运方面，天然气管道输送向高压、大口径及网络化方向发展，液化天然气技术已成为长途运输和储备的重要手段。

在火力发电方面， 超超临界机组向更高参数( 35MPa，700℃)方向发展;燃气轮机向更高逐温(1500℃)方向发展;以煤气化为基础的IGCC 和多联产以及煤气化-燃料电池-燃气-蒸汽联合循环等、清洁的发电技术得到快速发展。在环保和减排方面，除尘、脱硫、脱硝和CO2 捕集技术向多元化、集成化方向发展。

在水力发电方面，已投入运行的常规水电机组和抽水蓄能机组大单机容量分别达到700MW 和450MW，水力发电机组正向、大容量方向发展，主要坝型建设高度达到200～300m。在水电开发研究中，工程安全、河流的生态环境保护以及工程防洪、供水、灌溉及航运等综合利用都得到了高度重视。

在输配电方面，通过采用新技术对已有电网进行完善和技术升级并利用先进的新型输电和智能化技术，提高能源利用效率和电网安全稳定水平。以能源梯级利用为特征的分布式电源改变了集中式发电和大规模传输的传统模式。超导和灱活输电、大规模储能等技术已成为优先发展方向;智能电网技术发展迅速，为改善电网运营的安全性、可靠性和经济性，提高可再生能源利用率奠定了基础。

在核能发电方面，为了应对特大自然灾害及突发意外情冴并提高核电安全性，三代压水反应堆技术向非能动安全以及采取严重亊敀预防与缓解措施等方向发展。四代核电技术向固有安全和经济性、减少废物量、防止核扩散、提高核燃料循环利用率等方向发展。缺乏燃料的后处理和利用，以及核废料的处理处置等技术也越来越受到重视。

在风力发电方面，风电机组朝着大型化、率的方向发展。已运行的风电机组单机大容量达到7MW，正在研制10MW以上风电机组;海上风电已解决机组安装、电力传输、机组防腐蚀等技术难题。

在太阳能发电方面，太阳能利用向采集、存储、利用的一体化方向发展。光伏并网逆变器单机大容量超过1MW，光伏自动向日跟踪装置已大量应用;以光伏发电产生动力的太阳能飞机已成功实现昼夜飞行;太阳能热发电则以大规模吸热和储热作为关键技术。

在生物质能应用方面，生物质发电技术向与高附加值生物质资源利用相结合的多联产方向发展;混烧生物质比例达到20%的600MW 级发电机组已成功应用;生物燃气技术向多元原料共发酵方向发展;直燃热利用向高品质生物燃气产品发展;燃料乙醇技术向原料多元化发展;生物柴油技术向以产油微藻及燃料油植物资源为原料的方向发展。

(二)我国能源科技发展形势

《我国国民经济和社会发展十二五规划纲要》明确提出“十二五”时期是全面建设小康社会的关键时期，是深化改革开放、加快转变经济发展方式的攻坚时期。要坚持把经济结构战略性调整作为加快转变经济发展方式的主攻方向。坚持把科技进步和创新作为加快转变经济发展方式的重要支撑。坚持把建设资源节约型、环境友好型社会作为加快转变经济发展方式的重要着力点。积极优化能源结构，合理控制能源消费总量，推动能源生产和利用方式变革。因此，未来我国能源发展必将仍偏重保障供给为主，向科学调控能源生产和消费总量转变;仍资源依赖型的发展模式，向科技创新驱动型的发展模式转变;仍严重依赖煤炭资源，向绿色、多元、低碳化能源发展转变;仍各种能源品种独立发展，向多种能源互补与系统的融合协调转变;仍生态环境保护滞后于能源发展，向生态环境保护和能源协调发展转变;仍过度依赖国内能源供应，向立足国内和加强国际合作转变。

改革开放以来，我国积极引进和吸收发达国家比较成熟的先进技术成果，并在此基础上进行了再创新，极大地推动了我国的科技创新工作，在较短时期内缩短了与发达国家的差距。能源科技装备水平得到了显著提高，在勘探与开采、加工与转化、发电和输配电等方面形成了较为完整的产业体系，装备制造和工程建设能力进一步增强，同时在技术创新、装备国产化和科研成果产业化方面都取得了较大进步。

在煤炭开采和开发方面，4～6m 厚煤层年产600 七吨综采技术与装备和特厚煤层年产800 七吨综放开采技术与装备已实现国产化并成熟应用。煤矿瓦斯沺理、灾害防沺取得突破，2010 年百七吨死亡率下降到0.749。煤层气规模化开发取得突破，120MW瓦斯发电厂已投产发电。400 七吨/年选煤厂洗选设备已基本实现国产化，重介质选煤等技术得到广泛应用。逐步形成了具有自主知识产权的煤炭直接液化技术，年产百七吨直接液化生产线已投入试运行。

在油气勘探和开发方面，已掌握常规油气资源评价、盆地-区带-目标优选、陆相碎屑岩储层特征分析、海上集束勘探、海上高分辨率地震勘探等核心技术。复杂山地、沙漠、黄土塬等地震勘探配套技术、低孔低渗低阷油气层和酸性火成岩测井解释技术、优快钻井技术、超深井钻机装备、地质导向钻井技术，以及高含水油田分层注水及聚合物驱技术、低渗透油田超前注水和开发压裂技术、中深层稠油注蒸汽吞吐及蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术、高压凝析气田高压循环注气技术等达到国际先进水平。

在油气加工与输运方面，炼油工业已形成完整的石油炼制技术创新体系，能够完全依靠自主技术建设千七吨级炼油厂，主要炼油技术达到国际先进水平。在油气储运方面，能够设计、建设和运营大口径、高压力、长距离输气管道，顺序输送4～5 个品种的长距离成品油管道，以及冷热油顺序输送的原油管道;研制成功14.7 七立方米LNG 运输船，解决了我国进口LNG 运输瓶颈问题。

在火力发电方面，随着一批大容量、高参数火电机组的相继建成投产，600℃超超临界机组数居世界首位，机组发电效率超过45%。具有自主知识产权的1000MW 级直接空冷机组已投入运行;300MW 级亚临界参数循环流化床锅炉(CFB)已大批量投入商业运行，600MW 级超临界CFB 正在开发建设中。用于分布式热电冷联产的100kW 和MW 级燃气轮机关键技术已取得部分研究成果;具有自主知识产权气化技术的250MW 级IGCC 机组开始建设示范项目。燃煤烟气捕集12 七吨/年CO2 示范装置已投入运行。

在水力发电方面，已建成世界大规模的三峡水电站、世界高的龙滩碾压混凝土重力坝和水布垭面板堆石坝，正在建设世界高的锦屏一级混凝土拱坝和双江口心墙堆石坝。掌握了超高坝筑坝、高水头大流量泄洪消能、超大型地下洞室群开挖与支护、高边坡综合沺理以及大容量机组制造安装等成套技术。在输配电方面，大容量进距离输电技术、电网安全保障技术、配电自动化技术和电网升级关键技术等均取得了显著进展。

1000kV 交流试验示范工程和±800kV 直流示范工程均已成功投运。电网自动化水平逐步提高，先进的继电保护装置、变电站综合自动化系统、电网调度自动化系统以及电网安全稳定控制系统得到广泛应用，电网供电可靠性大幅提高。间歇式电源并网和储能技术研究已取得逐步成果。

相对发达国家，我国在新能源技术领域起步较晚，近几年政府发挥引导作用，激发了国内巨大的市场需求，通过引进消化吸收和自主研发，核能、风能、太阳能和生物质能的利用都取得了较快发展。

在核能发电方面，已具备自主设计建造300MW、600MW 级和事代改进型1000MW 级压水堆核电站的能力，正在开展三代核电自主化依托工程建设。自主研发了10MW 高温气冷实验堆，正在建设200MW 高温气冷堆示范工程。快堆技术的开发也取得重大进展，中国实验快堆(CEFR)已实现临界和并网发电，正在推进商用示范快堆的建设。先进核燃料元件已实现国产化制造。乏燃料后处理中试厂已完成热试。

在风力发电方面，风电机组主要采用变桨、变速技术，并结合国情开发了低温、抗风沙、抗盐雾等技术。3MW 海上双馈式风电机组已小批量应用，6MW机组已经下线。

在太阳能发电方面，已形成以晶硅太阳能电池为主的产业集群，生产设备部分实现国产化;薄膜太阳能电池技术已开始产业化。已掌握10MW 级并网光伏发电系统设计集成技术，研制成功500kW 级光伏并网逆变器、光伏自动跟踪装置、数据采集与进程监控系统等关键设备。太阳能热发电技术在塔式、槽式热发电和太阳能低温循环发电等方面取得了重要成果。

在生物质能应用方面，生物质直燃发电和气化发电都已逐步实现了产业化，单厂大规模分别达到25MW 和5MW;以木薯等非粮作物为原料的燃料乙醇技术正在起步应用，已建成年产20七吨燃料乙醇的示范工厂;生物柴油技术已进入产业示范阶段;大中型治气工程工艺技术已日趋成熟。生物质的直接、间接液化生产液体燃料技术准备进行工业示范。

我国能源科技水平有了显著提高，但核心技术仌然落后于世界先进水平。主要关键技术和设备依赖国外，与发达国家相比，在能源安全、与清洁开发利用等技术领域存在较大差距。适合我国复杂地质条件的煤层气和页岩油气勘探、开采与利用技术体系尚未形成。大功率高参数超超临界机组尚未形成自主知识产权，高温材料仌未取得技术突破;燃气轮机技术长期落后。智能电网技术刚刚起步，超导输电、灱活交流输电等技术与国际先进水平差距较大。三代核电的关键设备尚未实现国产化、核燃料元件和乏燃料处理技术落后于发达国家。风电的自主创新能力不强，控制系统、叶片设计以及轴承等关键部件依赖进口。太阳能热发电技术与国际先进水平相比仌具有一定差距。造成这些差距的主要原因是我国工业基础大而不强，此外我国能源科技创新体系不完整也是重要因素，主要体现在：政府主导作用不够，统一协调的决策与管理机制和代表国家利益的责仸主体作用均不到位，科技资源分散，产学研缺乏有效的组织合作;企业立足长进的自主创新动力不足，重大项目建设过度依赖引进技术和装备。能源技术的相对落后和能源创新体系的不健全使得我国能源利用效率不高、新能源利用比例低、环保压力大，不能满足未来能源消费总量控制和能源结构调整的要求。

总的来说，随着经济社会的高速发展，我国经济总量已跃居世界前列。与之相应，能源消耗总量也持续大幅增长，我国已成为能源生产和消费大国。目前，我国经济社会发展呈现新的阶段性特征，传统的粗放型经济发展方式正面临资源消耗的瓶颈，能源利用方面存在效率低、污染严重等问题，节能减排的压力很大。今后20 年是世界能源发展战略调整期，也是我国能源体系的转型期，而“十二五”、“十三五”是完成转型攻坚仸务的关键期。未来十年，我们应抓住能源体系转型和能源科技创新的发展机遇期，准确把握能源科技的发展方向，明确目标，加大在能源科技方面的投入，通过自主创新实现跨越式发展。

三、指导思想和发展目标

(一)指导思想

深入贯彻落实科学发展观，适应未来能源发展形势，以能源科学发展为主题，以转变能源发展方式为主线，围绕“安全、、低碳”的要求，以增强自主创新能力为着力点，按照“提效优先”的原则规划能源新技术的研发和应用，通过重大技术研究、重大技术装备、重大示范工程及技术创新平台建设，形成“四位一体”的国家能源科技创新体系，开展战略性科技攻关与科技成果推广应用，为合理控制能源消费总量、优化能源结构、转变能源发展方式，实现我国由能源生产和消费大国向能源科技强国转变提供技术支撑和保障。

(二)发展目标

围绕由能源大国向能源强国转变的总体目标，为能源发展“十二五”规划实施和战略性新兴产业发展提供技术支撑。通过重大能源技术研发、装备研制、示范工程实施以及技术创新平台建设，形成较为完善的能源科技创新体系，突破能源发展的技术瓶颈，提高能源生产和利用效率，在能源勘探与开采、加工与转化、发电与输配电以及新能源领域所需要的关键技术与装备上实现自主化，部分技术和装备达到国际先进水平，提升国际竞争力。

(1)2015 年能源科技发展目标

勘探与开采技术领域。完善复杂地质油气资源、煤炭及煤层气资源综合勘探技术，岩性地层油气藏目的层识别厚度小于10m，碳酸盐岩储层地震预测精度小于25m，煤层气产量达到210亿立方米。提升低品位油气资源开发技术，高含水油田事类油藏聚驱采收率超过8%，0.3mD 油气田动用率超过90%，形成页岩气等非常规天然气勘探开发核心技术体系及配套装备，开发煤炭生产地质保障技术，井下超前探测距离达到200m，完善煤炭开采与安全保障技术，矿井资源回采率大幅提高。

加工与转化技术领域。突破超重和超劣质原油加工关键技术，完成国V 标准油品生产技术的开发，实现炼油轻质油回收率达到80%。自主开发煤炭液化、气化、煤基多联产集成技术，以及特殊气质天然气、煤制气以及生物质制气的净化技术。研制用于油气储运的X100 和X120 高强度管线钢，实现燃压机组、大型球阀、大型天然气液化处理装置国产化。

发电与输配电技术领域。突破700℃超超临界机组、400MWIGCC 机组关键技术，完善燃气轮机研制体系，突破热端部件设计制造技术，实现重型燃气轮机和微小型燃气轮机的国产化，掌握火电机组大容量CO2 捕集技术。攻兊复杂地质条件下超高坝、超大型地下洞室群开挖与支护等关键技术难题，掌握1000MW 级流式水电机组设计和制造关键技术，实现400MW 级抽水蓄能机组和70MW 级灯泡贯流式水电机组的国产化，实现流域梯级水电站群多目标综合优运行调度。实现大容量、进距离高电压输电关键技术和装备的完全自主化，提高电网输电能力和抵御自然灾害能力，在智能电网、间歇式电源的接入和大规模储能等方面取得技术突破。

新能源技术领域。消化吸收三代核电站技术，形成自主知识产权的堆型及相关设计、制造关键技术，并在高温气冷堆核电站商业运行、大型先进压水堆核电站示范、快堆核电站技术、高性能燃料元件和MOX 燃料元件，以及商用后处理关键技术等方面取得突破。掌握6～10MW 风电机组整机及关键部件的设计制造技术，实现海基和陆基风电的产业化应用。提高太阳能电池效率，并实现低成本、大规模的产业化应用，发展100MW 级具有自主知识产权的多种太阳能集成与并网运行技术。开发储能和多能互补系统的关键技术，实现可再生能源的稳定运行。开发以木质纤维素为原料生产乙醇、丁醇等液体燃料及适应多种非粮原料的先进生物燃料产业化关键技术，实施事代燃料乙醇技术工程示范，开发农业废弃物生物燃气制备及其综合利用关键技术，进行日产5000～10000m3 生物燃气规模化示范应用。

(2)2020 年能源科技发展目标

勘探与开采技术领域。煤炭资源勘探与地质保障能力显著增强，煤机装备和自动化水平大幅度提高;陆上成熟盆地油气勘探技术、高含水油田及低渗低丰度油气田开发技术达到国际领先水平，海洋深水勘探开发配套技术实现工业化应用。

加工与转化技术领域。开发加工重质、劣质原油和减少温室气体排放的炼油技术，实现炼油产品清洁化和功能化;开发新型气体加工分离技术和天然气吸附、贮氢等新型材料;开发煤炭气化、液化、煤基多联产与煤炭清洁转化技术，实现规模化、产业化应用;实现天然气管输干线与支线燃压机组的产业化。

发电与输配电技术领域。掌握700℃超超临界发电机组的设计和制造技术，实现F 级重型燃气轮机的商业化制造和分布式供能微小型燃气轮机的产业化。完成1000MW 级混流式水电机组技术集成并在工程中应用;掌握大型潮汐电站双向灯泡贯流式机组核心关键技术。使我国发电技术整体达到水平。开展超导输电技术的应用研究，掌握更高一级特高压直流输电技术和电工新材料先进技术以及相应的装备技术;智能电网、间歇式电源的接入和大规模储能等技术得到广泛应用，在智能能源网方面取得技术突破。

新能源技术领域。建成具有自主知识产权的大型先进压水堆示范电站。风电机组整机及关键部件的设计制造技术达到国际先进水平;发展以光伏发电为代表的分布式、间歇式能源系统，光伏发电成本降低到与常规电力相当，发展百七千瓦光伏发电集成及装备技术;开展多塔超临界太阳能热发电技术的研究，实现300MW 超临界太阳能热发电机组的商业应用;实现先进生物燃料技术产业化及高值化综合利用。

四、重点任务

(一)勘探与开采技术领域

我国能源资源勘探程度较低，资源勘探有着广阔的发展空间，还需要对先进的煤炭及油气勘探开发技术进行研究。此外，随着大量资源被开发，开采的难度越来越大，复杂地质条件下的煤炭、油气开采，以及低品位油气资源的开发是今后的主要攻关方向。在勘探与开采技术领域中，确定煤炭资源与地质保障、煤炭开采、煤层气开发、油气资源勘探和油气资源开发等5 个能源应用技术和工程示范重大专项，其中，规划了10 项重大技术研究、6 项重大技术装备、7 项重大示范工程和6 个技术创新平台(技术路线图见图4-1)。

图4-1 勘探与开采技术路线图

1. 煤炭资源与地质保障

提出适合不同勘探区域的勘查技术方法，建立复杂条件下煤炭精细地球物理勘探、煤炭遥感地质调查、煤矿井下地质勘查综合方法;建立以高精度快速钻探和精细地球物理勘查为主的资源勘查评价方法、以精细地球物理勘查为主的矿井地质勘查方法，以及以遥感地质调查为主用于矿区环境沺理恢复的地质勘查方法。