2023全球有哪些最“火”能源突破？这8大科技值得关注

随着全球对能源的需求持续增长，能源产业规模不断扩大，除了能源行业不断扩大产能之外，能源科技的突破也起到了重要的推动作用。

尤其是，以油气为主化石能源正在向深水、深地、非常规方面大步迈进，以风电、光伏发电等为主的可再生能源大规模推进，这些都离不开能源科技发展的推动。

那我们一起来看看，刚刚过去的2023年能源领域都有哪些重大科技进展吧。

01

全球首座第四代核电站投产

位于山东荣成的华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程，于12月6日在稳定电功率水平上正式投产，转入商业运行。

这是我国具有完全自主知识产权的全球首座第四代核电站，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域已处于全球领先地位。

相比于第二代核电站、第三代核电站，第四代核电站依托新型堆自身特质，发挥固有安全性，它能保证反应堆在任何事故下不发生堆芯熔化和放射性大量释放。

据悉，华能山东石岛湾核电站集聚了设计研发、工程建设、设备制造、生产运营等产业链上下游500余家单位，先后攻克多项世界级关键技术。

该核电站的商运投产，对促进我国核电安全发展、提升我国核电科技创新能力等具有重要意义和积极影响。

02

油气勘探开发深入地下万米

“深地塔科1井”是我国首个超万米深井。深地川科1井是我国在四川盆地的第一口万米深井。

这两口井的开钻标志着我国进军地下万米征程已经开启了新篇章。

深地塔科1井，于2023年5月在我国塔里木盆地开钻，设计井深11100米，面临特深、超高温、超高压、超重载荷、高应力等多因素地质挑战，该井立足科学探索与预探发现双重定位，旨在探索万米超深层地质工程科学理论。

2023年7月，四川盆地第一口万米深井——深地川科1井开钻，设计井深10520米，7项工程难度指标位居世界第一。该井旨在揭示万米深部地层岩石和流体物理化学特征，验证工程技术装备适应性，探索川西北万米超深层灯影组含气性。

两口井的开钻是我国在油气资源勘探开发装备领域的突破，成功打造了油气领域国之重器。这也是我国向地球深部探测技术系列取得的重大突破。

03

海上风电走向深远海

2023年3月26日，“海油观澜号”在广东珠海福陆码头启航前往海南文昌海域。“海油观澜号”成功入海标志着我国海上风电成功走向深远海。

“海油观澜号”是我国首个水深超100米、离岸距离超100千米的“双百”深远海浮式风电项目。投产后，“海油观澜号”年均发电量可达2200万千瓦时，全部用于油田群生产用电，每年可节约近1000万立方米天然气，减少二氧化碳排放2.2万吨。

“海油观澜号”仅单支风叶的长度就有76.6米，旋转起来叶轮直径近158米，总重量约200吨。风车转动一圈的扫风面积近20000平方米，约等于2.7个标准足球场大小。

“海油观澜号”成功将我国海上风电的自主开发能力从不到50米提升至100米级水深以上的水平。

04

钙钛矿太阳能电池技术

2023年，钙钛矿太阳能电池领域传来重大突破。

作为第三代太阳能电池的代表，钙钛矿电池因其在转换效率、发电能力、生产成本、多应用场景等方面的优异性能，从诞生起就备受关注。

单从转换效率方面来看，晶硅的理论转换效率为29.4%，而钙钛矿则为33.7%，钙钛矿明显更高。

2023年，国外学者证实当钙钛矿量子点被应用于太阳能电池，电池光电转换效率可以突破33%的极限，甚至可以提升一倍。

所谓量子点是一种具有独特光学和电子特性的微小半导体粒子，尺寸一般小于20纳米。含有钙钛矿量子点的光伏电池不仅可以增加太阳光的吸收范围，还可以提高光电转化效率。

从应用方面来看，这一年全球首个商业化运行的钙钛矿地面光伏项目成功并网、全球首次钙钛矿组件空间搭载试验发射任务圆满成功。

对于光伏产业来说，钙钛矿太阳能电池是一个具有革命性突破的新技术。钙钛矿也因其良好的前景吸引了一批企业入局，比如极电光能、协鑫光电等。

05

增强型地热系统

增强型地热系统（EGS）即在干热岩中通过水力压裂等手段建造一个具有渗透性的人造热储，然后通过至少两口井与地下热储连通，再通过其中一口井向地下热储注水，吸热后从另外的井流出的方式进行开发。

据初步估算，仅中国大陆埋深3-10千米深度内干热岩资源量折合标煤856万亿吨，其中埋深在5500米以浅的折合标煤106万亿吨。

地热能不仅可以循环再生，而且资源丰富、清洁高效、运行稳定，已经成为世界各国研究和开发的重点可再生能源。

增强型地热系统是开发干热岩型地热资源的主要手段，能够更好地释放地热潜能，成为地热能开发的新型技术。

据统计，全球在建及投运的EGS工程已达30个，其中14个实现了运行发电，目前尚在运行的有5处，总装机容量为12.2MW。

06

核聚变技术重大突破

2023年，我国核聚变领域又传来新突破。

2023年8月25日，新一代人造太阳“中国环流三号”首次实现100万安培等离子体电流下高约束模式运行，突破了一系列关键技术难题，再次刷新我国磁约束聚变装置运行记录，标志着我国磁约束核聚变研究向高性能聚变等离子体运行迈出重要一步。

此次实现100万安培等离子体电流下高约束模式运行，是继2022年实现百万安培等离子体电流以后持续攻关的结果，为我国开展聚变燃烧实验、自主建造聚变堆奠定坚实基础。

另外，国际上也频繁传来核聚变技术突破。截至去年10月，美国国家点火装置（NIF）成功点火增至四次，均实现了可控核聚变净能量增益。

在COP28大会上，美国提出将与其他国家合作，推出一项推动核聚变发展的国际合作计划，以加快核聚变商业化进程。

07

热泵

在双碳大背景下，热泵因其在脱碳方面的突出表现成功进入榜单。

热泵是能将热能由低温物体转移至高温物体的装置，可以为用户提供采暖、制冷、热水、烘干等功能。

热泵的工作原理与空调类似，用少量的电驱动机组把低品位的热能吸收起来，压缩升温后加以利用。这种热泵具有环保节能、能效比高、运行费用低等优势，可以广泛应用于建筑、工业、农业及交通等领域。

2022年来，全球热泵连续热销。其中，欧洲在2022年的热泵安装量增长了40%，增长最为明显。

到2030年，热泵有望减少全球5亿吨排放，相当于今天欧洲所有汽车的总排放量。这需要安装大约6亿台热泵，约占全球所有建筑物供暖需求的20%。

08

二氧化碳制甲醇

双碳大背景下，降碳、减碳等已经成为了人类讨论和研究的热点话题。在这一前提下，利用二氧化碳合成“新”的能源成为热门技术。

2023年，全球首个亿吨级的CO2制甲醇项目获批。该项目利用风光发电，电解水制绿氢，再将空气中捕获的CO2与H2混合经加压后一步法合成甲醇。该工艺技术集成创新了CO2和H2合成制甲醇全流程工艺，具有完全自主知识产权。

整个项目分为两期，一期建成年产绿色低碳甲醇50万吨示范项目，二期建成年产绿色低碳甲醇500万吨项目，远期规划总体形成年产1亿吨绿色低碳甲醇产能。

另外，国内还有更多类似的项目在规划中，甚至有的已经投产。统计数据显示，目前我国规划布局的绿色甲醇项目近20个，已经投产、商业化运营的项目有2个，分别位于河南安阳和江苏连云港。

二氧化碳制甲醇不仅为减少二氧化碳的排放提供一种良好的解决方法，也为甲醇的合成提供一条绿色新途径。