能源問題的希望之樹課件

1、能源問題的希望之樹能源是世界各國關注的焦點能 源消 費與經濟發(fā)展密切相關，發(fā)達國家能效大幅提高，新興國家需求增長迅速各國各有側重著重非常規(guī)天然氣/油關閉核電，重點為風和光能以核電為主生物質能多樣化能源結構能 源供 給化石能源仍占主導地位，可再生能源比例增加，呈現多元化發(fā)展趨勢環(huán) 境壓 力碳排放限制正在加強，高效、低碳、清潔化成為共識BP世界能源展望（2017）世界強國加緊能源戰(zhàn)略布局能源清潔化是國際發(fā)展大趨勢歐盟美國日本先進煤炭利用技術節(jié)能和環(huán)保日本低碳，高能效太陽能、核能等清潔電力新計劃2014全面能源戰(zhàn)略智能電網、碳捕集與封存、核聚變以及能源效率等;可再生能源在能源供應中占主體2017第一

2、能源計劃清潔煤技術能源系統集成、節(jié)能、儲能、可再生能源發(fā)電以及碳固定與利用五大技術創(chuàng)新領域2016能源環(huán)境技術創(chuàng)新戰(zhàn)略205020112050能源技術路線圖2014科學技術創(chuàng)新綜合戰(zhàn)略中國能源發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)挑戰(zhàn)1：能源安全形勢嚴峻 能源資源特征：富煤、少油、缺氣煤炭占絕對主導地位，可再生能源比例低油氣供應受制于人：2016年原油對外依存度65%，天然氣對外依存度34% 中國化石資源構成（截止2016年底）人均化石能源占有量(噸油當量/人)煤95%石油2%天然氣3%中國能源消費結構數據來源：中國能源統計年鑒2016挑戰(zhàn)2：環(huán)境壓力巨大內部：環(huán)境污染嚴重，大范圍、高強度霧霾天氣倒逼能源轉型

3、外部：CO2排放量大，2016年我國CO2排放量全球占比28.4%，居世界首位 減排任務艱巨，2030年單位GDP的CO2排放要比2005年下降60%- 65%（巴黎協定）數據來源：BP世界能源統計年鑒2017來源：WHO世界衛(wèi)生組織，2016全球PM2.5空氣污染地圖中國能源發(fā)展面臨前所未有的挑戰(zhàn)能源消費革命、供給革命、技術革命、體制革命構建清潔低碳、安全高效能源體系發(fā)展?jié)崈裟茉葱录夹g，搶 占能源技術戰(zhàn)略最高點以科技進步推動工業(yè)結構轉型構建清潔高效、多能互補 的清潔能源利用新體系國家戰(zhàn)略：能源革命構建與能源資源相適應的中國特色能源結構體系非化石能源占能源消費總量比重數據來源：能源生產和消費革

4、命戰(zhàn)略我國現有能源體系各系統相對獨立，缺乏協調發(fā)展資源短缺油品質量不高 資源不足 保障民用多用于發(fā)電且利用率低主要污染源缺乏新技術支撐 難以并網 缺乏競爭力 難規(guī)模應用電力過剩熱利用率低能源結構中各系統相對獨立，難以合并“同類項”，導致整體效率不高、結構不合理難以協調發(fā)展，根本原因在于缺乏聯系各能源分系統的關鍵技術油煤 水/風/光/地熱/生物質氣核油品/化學品油品/化學品電/熱電/熱電/熱油品/化學品電/熱電/熱1潔凈能源變革性關鍵技術與示范2內蒙古多種能源綜合發(fā)展的機遇3、低碳化多能戰(zhàn)略融合總體思路：三條主線天然氣煤石油核能水/風/光/地熱/生物質油品化學品1、化石資源清潔高效利用與耦合替代

5、小分子重構耦合電熱高效清潔燃燒2、清潔能源多能互補與規(guī)模應用H2熱制氫電解制氫高效熱利用大分子剪裁儲能合成氣甲醇通過變革性關鍵技術突破與示范，促進化石能源/可再生能源/核能的融合發(fā)展，為構建我國清潔低碳、安全高效的能源體系提供技術支撐CO2能 源 戰(zhàn) 略 研 究1：合成氣下游及耦合轉化利用形成自主知識產權的合成氣制取油品和化學品技術，實現對合成氣轉化重要過程關鍵技術全覆蓋研究目標丙烯C2-C4烷烴乙烯芳構化混合芳烴費托合成CO+H2氣 化汽 油柴 油化學品液化氣石腦油直接合成化學品Fe基Co基混合醇CoalBiomass烯烴 烯烴6個課題，完成5項工業(yè)示范12&346571：合成氣下游及耦合轉

6、化利用工業(yè)示范1、200萬噸/年含碳原料熱解與費托耦合分級液化工業(yè)示范 油收率55%，加氫熱解3-5MPa，國際領先2、15萬噸/年鈷基漿態(tài)床柴油費托合成工業(yè)示范 CO轉化率90%，C5+選擇性81%，國內首套3、20萬噸/年鈷基固定床全餾分費托合成工業(yè)示范 CO轉化率90%，C5+選擇性80%，重質蠟65%，國內首套4、10萬噸/年合成氣制混合醇聯產柴油工業(yè)示范 Co-Co2C/AC類貴金屬催化劑，C5+醇/C2-5醇3:2，全球首套5、20萬噸/年合成氣直接轉化制烯烴工業(yè)示范 無需甲醇合成和水煤氣變換，CO轉化率 30%，烯烴選擇性70%，變革性技術關鍵技術突破6、5000噸/年合成氣制烯

7、烴漿態(tài)床技術中試 烯烴選擇性（烴基）80%，C5+烯烴比例50%)7、1000噸/年費托尾氣芳構化技術中試 烯烴轉化率90%，C5+選擇性85%、C5+芳烴50-90%承擔單位：山西煤化所、大連化物所、上海高研院合作企業(yè)：大路煤化、三聚環(huán)保、山西潞安、延長石油、內蒙伊泰預期成果2：甲醇下游及耦合轉化利用以甲醇轉化為平臺，耦合石油基原料（苯、甲苯、石腦油等），實現烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學品/燃料的合成技術變革研究目標煤合成氣甲醇烯烴芳烴MDI乙二醇苯甲苯二甲苯丁烯丙烯乙烯DMC虛擬數字工廠乙醇化學品燃料含氧化合物7個課題，完成5項工業(yè)示范12345672：甲醇下游及耦合轉化利用工業(yè)示范1、

8、50萬噸/年甲醇制乙醇工業(yè)示范 實現乙醇大規(guī)模生產，可充分利用鋼廠尾氣中碳氫資源，全球首套2、100萬噸/年新一代甲醇制烯烴工業(yè)示范 烯烴選擇性85%；單套 100萬噸/年，國際領先3、20萬噸/年甲苯甲醇制對二甲苯工業(yè)示范 耦合MTO與甲醇甲苯烷基化反應，PX選擇性98%，國際首套4、20萬噸/年甲醇制亞硝酸甲酯工業(yè)示范 稀硝酸的循環(huán)利用率達到80%以上，國際領先5、10萬噸/年甲醇制碳酸二甲酯（DMC）工業(yè)示范 離子液體催化，DMC收率99%，純度99.99%，國際領先關鍵技術突破6、1萬噸/年煤基非光氣合成異氰酸酯(MDI)技術中試 MDC轉化率95%，MDI收率90%7、基于多尺度超級

9、計算虛擬工廠 針對MTO等甲醇下游及耦合轉化利用的典型工藝建立虛擬工廠承擔單位：大連化物所、過程所合作企業(yè)：延長石油、國家能源投資集團、陜西煤業(yè)、唐鋼集團、河南能源、 新宙邦預期成果3：高效清潔燃燒關鍵技術與示范突破工業(yè)燃煤和民用燃煤燃氣等領域高效低NOx燃燒技術瓶頸，實現百萬噸散煤高效燃燒工業(yè)示范，NOx排放減少40%高效清潔燃燒發(fā)電熱煤天然氣煤粉循環(huán)自持預熱燃燒工業(yè)鍋爐高溫低氮循環(huán)流化床工業(yè)鍋爐新型燃煤水泥窯爐解耦燃燒爐催化無焰低氮燃氣鍋爐催化無焰低氮燃氣熱水器工業(yè)散煤民用散煤民用燃氣研究目標12344個課題，完成4項工業(yè)示范3：高效清潔燃燒關鍵技術與示范承擔單位：工程熱物理所、過程所、大

10、連化物所、國科大合作企業(yè)： 無錫鍋爐、濟南鍋爐、兗礦集團、北京漢能、美的集團工業(yè)示范1、6個主流等級(35-220t/h)的工業(yè)鍋爐換代技術工業(yè)示范 燃料預熱改性、無焰燃燒，NOx50mg/m32、80萬噸/年(2500t/d)水泥窯爐換代技術工業(yè)示范 氧化還原分級再燃、流態(tài)化高溫燒成，NOx160mg/m33、5萬臺匹配潔凈型煤的民用解耦爐具應用示范 顆粒物、SO2、NOx 相比傳統直燃爐減排40%4、20萬套民用燃氣低氮（50mg/m3）催化燃燒工業(yè)示范 燃氣鍋爐NOx30mg/Nm3，燃氣熱水器NOx60%，產品純度98%以上6：大規(guī)模儲能關鍵技術與應用示范發(fā)展大規(guī)模儲能技術，推進可再生

11、能源規(guī)模應用、提高常規(guī)電力系統和區(qū)域能源系統效率，建立“安全、經濟、低碳、共享”能源體系輸電變電站配電變電站區(qū)域供能系統發(fā)電側輸配電側用電側大規(guī)模儲能研究目標3個課題，完成2項工業(yè)示范6：大規(guī)模儲能關鍵技術與應用示范預期成果工業(yè)示范1、100MW級全釩液流電池儲能系統工業(yè)示范 系統效率70%，自主知識產權離子篩分傳導膜、高功率密度電堆，國際最大規(guī)模2、100MW級壓縮空氣儲能系統工業(yè)示范 系統效率70%，壓縮熱回收利用，超臨界蓄冷儲液，國際首套關鍵技術突破3、100kWh級凝膠聚合物儲能電池技術 原位聚合電芯制備技術、退役電池梯次利用及回收技術4、MW級復合無機鹽相變儲熱技術 供暖面積1000

12、0 m2，智能蓄調和精準輸配承擔單位：大連化物所、工程熱物理所、過程所、化學所合作企業(yè)：融科儲能、大連熱電、綠巨人新能源（張家口）7：核能非電綜合利用研制超高溫熔鹽（NaCl-KCl-MgCl2）傳蓄熱儲能系統、核能高溫制氫驗證裝置，構建多能融合的釷基熔鹽堆新能源系統研究目標預期成果國際首座超高溫熔鹽蓄熱儲能示范系統功率10MWt，蓄熱時間10h，100MWh，工作溫度700oC國際首次實現核能高溫制氫驗證功率100kW，工作溫度700oC，制氫效率90%承擔單位：上海應物所 上海高研院2個課題，完成1項工業(yè)示范1.間歇性發(fā)電2.電加熱熔鹽3.熔鹽蓄熱4.發(fā)電輸出根據風能調節(jié)根據需求調節(jié)超高溫

13、熔鹽蓄熱儲能系統用途電網級儲能功率50MWe儲熱介質NaCl-KCl-MgCl2工作溫度700 蓄熱時間8小時壽命25年總儲能量400MWhe成本投入4.1億元存儲成本1027元/KWhe反應堆超高溫堆(VHTR)超臨界水堆 (SCWR)氣冷快堆(GFR)鉛冷快堆(LFR)鈉冷快堆(SFR)熔鹽堆(MSR)冷卻劑氦氣水氦氣/CO2鉛/鉛鉍鈉熔鹽特點高壓900-1000高壓510-625高壓850常壓480-570常壓500-550常壓700-1000主要應用發(fā)電、制氫發(fā)電發(fā)電、制氫核廢料處理發(fā)電、制氫發(fā)電核廢料處理發(fā)電、制氫核廢料處理燃料循環(huán)模式開式循環(huán)開式循環(huán)閉式循環(huán)閉式循環(huán)閉式循環(huán)閉式循環(huán)

14、閉式循環(huán)熔鹽堆是第四代反應堆六種候選堆型之一 釷基熔鹽堆簡介釷基熔鹽堆原理（失效安全）比傳統鈾钚循環(huán)的反應堆低一萬倍，三百年后就衰減到本底水平沒有核廢料的反應堆可建造在地下的反應堆熔鹽在常溫下是固態(tài)，不會進入地下水和生物圈，因此熔鹽堆可建于地下可以避免恐怖襲擊、飛機墜落、龍卷風等災害熱區(qū)快區(qū) = 2液鈉共振(超熱)區(qū)熔鹽 使用Th232/U233的幾種可能途徑 只有快中子適合U238/Pu239液鉛中國富釷：目前白云鄂博主東礦尾礦壩有7萬噸的釷每次裂變釋放出的平均中子數目 = 2是反應堆達到自持的必要條件232Th的增殖反應和233U的鏈式裂變反應釷一直是國際公認的“更安全”（更潔凈）的核燃料

15、，且儲量豐富，是目前使用的核燃料（鈾）儲量的約4倍。尤其是我國、印度及馬來西亞等國貧鈾富釷。熔鹽堆非常適合以釷為核燃料，即釷基熔鹽堆（TMSR）。釷基熔鹽堆（TMSR）的戰(zhàn)略意義“核反應堆的釷時代來到了？”該文是參考消息2017年8月27日引英國新科學家周刊網站報道“釷可以為下一代核反應堆提供動力”。劉延東副總理8月27日批示“釷是更安全的核燃料，也是未來清潔能源中最有前景的，請研究建釷堆的可行性”釷基熔鹽堆前景展望2020年：建成2MW釷基熔鹽實驗堆，這將是世界上唯一運行的熔鹽實驗堆，完成先導專項任務目標；2030年：完成百兆瓦級電功率小型模塊釷基熔鹽示范堆和基于釷基熔鹽堆的低碳新能源示范系

16、統研發(fā)；同時實現熔鹽堆的特種應用；實現高溫熔鹽儲能與高溫制氫和高溫發(fā)電的工業(yè)應用以解決“棄光和棄風”問題。2040年完成百噸級釷基乏燃料鹽干法批處理示范裝置和在線部分分離固態(tài)裂變產物示范裝置研發(fā)，實現釷基核燃料循環(huán)使用。熔鹽儲熱應用市場廣闊2016年全國棄風棄光電量達465億度2017年10月11日，國家能源局、發(fā)改委等五部委聯合發(fā)布關于促進儲能技術與產業(yè)發(fā)展的指導意見，提出集中攻關包括高溫儲熱技術等關鍵核心儲能技術和材料；試驗示范包括大容量新型熔鹽儲熱裝置在內的具有產業(yè)化潛力的儲能技術和裝備；支持在可再生能源消納問題突出的地區(qū)開展可再生能源儲電、儲熱、制氫等多種形式能源存儲與輸出利用風能、太

17、陽能、核能發(fā)電存儲轉化熔鹽儲熱高溫制氫熔鹽儲熱棄風棄光谷電廢熱光熱電站電網儲能工業(yè)供熱光熱8：可再生能源制氫/液體燃料關鍵技術及應用開發(fā)具有自主知識產權、國際領先的可再生能源制氫/液體燃料及新一代燃料電池關鍵技術，實現應用示范，促進陽光為基礎多能戰(zhàn)略融合研究目標3個課題，完成2項工業(yè)示范 H2 + CO2光解水制氫電解水制氫光伏/光熱發(fā)電低碳醇煤 炭石 油化學轉化成熟生物質化 學 品燃 料交通動力光制/生物/化學轉化發(fā)育發(fā)育8：可再生能源制氫/液體燃料關鍵技術及應用預期成果承擔單位：大連化物所、上海高研院合作企業(yè)：葛洲壩集團、吉利汽車、中?；瘜W工業(yè)示范1、MW級固體聚合物電解水制氫系統MW級

18、5000Nm3H2/d，再生能源波動性輸入制氫，國內首套2、百輛氫燃料電池車及甲醇燃料電池電動車冬奧會示范 氫燃料電池啟動溫度-40；國際首次甲醇燃料電池車示范運行關鍵技術突破3、CO2加氫制液體燃料千噸級中試和萬噸級工業(yè)實驗 CO2轉化率80%，甲醇選擇性 80%，汽油餾分選擇性75%未來的潔凈能源系統釷基熔鹽堆高溫制氫光熱發(fā)電風力發(fā)電光伏發(fā)電低碳化石能源熔鹽儲能預期重大產出五大領域國際引領百萬噸煤炭高值轉化 通過百萬噸級煤制清潔液體燃料示范、百萬噸級煤制化學品示范，形成兩個千萬噸級戰(zhàn)略產業(yè)，產值1500億元/年以上百分之百可再生集成示范張家口建成國際首個100%可再生能源應用示范鎮(zhèn)，助力冬奧 低碳化多能融合戰(zhàn)略 頂層設計并形成可再生能源與化石資源的互補融合發(fā)展方案 提出2030后國家向“陽光能源”邁進的科技路線圖 百萬噸煤炭清潔燃燒開發(fā)6個主流等級的工業(yè)鍋爐換代技術；解耦燃燒技術用于5萬臺民用爐具，形成百萬噸/年級煤炭燃燒規(guī)模應用百兆瓦大規(guī)模儲能示范100MW級全釩液流電池儲能和100MW級壓縮空氣儲能，兩項百兆瓦級儲能電站示范39項變革性技術突破，23項應用示范總體目標1油氣資源替代能力超過1億噸當量，保障能源安全2燃煤污