三、1.電力技術

●美國NASA迷你核反應爐“千瓦動力”測試成功將用于月球與火星生活

在2017年12月美國總統特朗普簽署了“1號太空政策指令”，宣布美國將重返月球，并最終前往火星。美國國家航空航天局(NASA)、洛斯阿拉莫斯國家實驗室、美國能源部和其他一些團體正在研發一種可以在旅途中可靠發電的迷你核反應爐“千瓦動力”(kilopower)，在2017年11月開始進行全功率測試，并于2018年3月完成測試，整個實驗過程相當順利，這將是核能技術的重要發展，因為它將成為未來最重要的太空船原件，并安裝在月球或是火星基地上。洛斯阿拉莫斯國家實驗室反應堆設計總負責人表示，Kilopower系統是40多年來美國開發的首個新型裂變反應堆概念，而且最近的試驗提供了寶貴的數據并有效評估了其基礎設施，接下來的18個月將會繼續測試，包括任務研究和風險分析等工作，并且希望能在2020年代的中期，將反應爐送上太空。

●俄羅斯研發用血液中的葡萄糖獲取電力的方法

俄羅斯科學研究中心代表向俄媒表示，庫爾恰托夫研究所的學者研制出利用人血液中的葡萄糖獲取電力的方法，這將確保心臟起搏器的不間斷運行。該研究所國家研究中心NVIS技術綜合體生物技術和生物能源部副主任巴維爾•戈托夫采夫介紹說，新方法可以從人體血液所含葡萄糖中獲得15微瓦至40微瓦的電流。這足夠保障一部現代心臟起搏器運轉，與此同時，患者不會感到任何不適。目前，學者們計劃在動物身上進行這項新技術的生物實驗。但即使取得成功，仍需10年左右的時間才能開展臨床試驗。

2.儲能技術

●新加坡研發電池新技術 10小時內容量恢復至95%

新加坡南洋理工大學的科研人員成功研發一項新的電池技術，該項技術不是改進電池結構、提升電池密度，而是針對用舊的老電池，號稱能讓鋰離子電池在10個小時內，恢復至95%的容量，等于“返老還童”。具體來說，這項新技術是在每個鋰離子電池中已有的兩電極間增加第三電極，從而將殘留的鋰離子從一極排出到另一極，去除影響電池性能的“雜質”。因為天然屬性限制，鋰電池使用時間越長，容量就睡損失越明顯，一般300~500次充放電循環后就會損失15~20%的容量，而且無法逆轉。

但是新加坡南洋理工大學 Yazami教授稱，他的發明可以讓老舊鋰電池很快恢復青春，而且每隔幾年就能在相同的電池上重復進行恢復容量操作，既能延長電池使用壽命，也有利于環保。這一發明已經在智能手機上做了測試，不過對于電動汽車行業的改變意義更加重大，因為一般人可能會兩年換一部手機，但汽車會用上十年以上。據悉，蘋果、三星和松下等產業巨頭都對這項發明興趣濃厚。

●研究人員發明生產出有史以來最高性能的倒置鈣鈦礦太陽能電池

在《科學》雜志的一項研究中，來自北京大學、薩里大學，牛津大學和劍橋大學的一組研究人員詳細介紹了一種減少有害的非輻射復合過程的新方法，在該過程中鈣鈦礦太陽能電池的能量和效率都會降低。

該團隊發明了一種稱為溶液二次生長(SSG)的技術，該技術將倒置鈣鈦礦太陽能電池的電壓提高了100毫伏，達到1.21伏的高電壓，同時不會影響太陽能電池的質量或通過器件的電流。他們在一臺設備上測試了該技術，測得了創記錄的20.9%的PCE，這是迄今為止記錄的倒置鈣鈦礦太陽能電池最高認證的PCE。

●德國科學家研制超級電池組汽車續航能力有望提高一倍

歐洲最大的應用科學研究機構——德國Fraunhofer-Gesellschaft(弗勞恩霍夫應用研究促進協會)日前宣布，其研制出一種超級電池組，在不增加體積的前提下可提高電動汽車續航能力。該研究團隊稱，以特斯拉Model S為例，其目前電池續航為540公里，若可使用該超級電池組，續航能力有望則有望提高一倍至1000公里左右。這種新型電池組名為EMBATT，該研究項目的經理Mareike Wolter稱，這種新型電池組最大的技術突破是改變了電池內部電極的形態。

像特斯拉這樣的電動汽車，其電池板內部是由大量圓柱形18650鋰電池連接而成，這樣的設計會出現很大空間浪費，而Fraunhofer-Gesellschaft的新型電池設計就是為了消除這種空間浪費。所謂的18650型是一種電池的規格，是電子產品中比較常用的鋰電池，常在筆記本電腦的電池中作為電芯使用。該型號具體定義的法則指的是，電池直徑為18mm，長度為65mm，圓柱體形的電池。特斯拉最新車型Model S具有100千瓦時的電池板，包含8000多節18650型鋰離子電池。

●美國研究出一種新的水基鋅電池稱可以替代鋰電池

美國馬里蘭大學、陸軍研究實驗室和國家標準與技術研究院研究人員組成的研究小組，將傳統的鋅電池技術與水電池技術相結合，開發出了容量更大、安全性更高的可充電電池。他們使用新型的含水電解質，替代傳統鋰離子電池中使用的易燃有機電解質，大大提高了電池的安全性;而通過添加金屬鋅以及在電解液中添加鹽，則有效提高了電池的能量密度。

研究人員指出，鋅電池是一種安全且生產成本相對較低的電池，但能量密度低，壽命也短，因而并不完美。新型水基鋅電池則克服了傳統鋅電池的這些缺點，不僅大大提高了電池的能量密度，電池壽命也延長了許多。而與鋰電池相比，水基鋅電池不僅可在能量密度方面與其一較高下，而且安全得多，不會有爆炸或引發火災的風險。

●以色列StoreDot公司研發閃充電池，充電只需幾分鐘

以色列StoreDot公司研發“閃充電池(flash batteries)”，一種可在數分鐘內將電動車充滿的鋰離子電池，將納米材料與新型有機化合物相結合，利用納米材料保護合成有機材料不膨脹和不分解，從而也消除了傳統充電電池存在的安全隱患，以這種獨特方法研發開創性的充電電池材料。除了汽車用電池外，StoreDot為手機充電研發類似的電池技術，該公司希望2019年前對該產品進行商業化。StoreDot稱其電池產品環保，而且在充滿電后，電動車可行駛300英里(約483公里)。

2018年英國石油公司對以色列初創公司StoreDot投資了2,000萬美元，希望在運營中減少溫室氣體的排放。除了此次投資的BP之外，德國汽車制造商戴姆勒還是該初創公司的投資者，2017年9月向StoreDot投資了6,000萬美元。

●韓國開發出常溫液體金屬-空氣電池

韓國科學技術研究院(KIST)能源儲存研究團隊在全球最早采用常溫液態的Ga/In共融化合物，成功開發出金屬-空氣電池(air-cell)的全新陰極材料，有望替代現有的二次電池。此項研究成果實現了電極的高穩定性和長壽命，在確保高性能的同時，還通過空間設計實現了自由變形，與復雜的納米工藝技術相比，通過簡單的混合工藝就可以制造復雜金屬的電極，只需較低成本就可以完成高伸縮性和可變性的電極工藝，為了實現這一技術的后期推廣，目前正在進行商用化技術的評價工作。此次研究開發的電池技術有望成為第四次工業革命能量儲存系統的全新解決方案。

●研究人員打造新生物太陽能電池技術陰雨天也可用

哥倫比亞大學的研究人員已經發現了一種新的廉價方式，借助細菌打造的太陽能電池將陽光轉變成能量。他們打造的這種太陽能電池產生的電流比之前記錄的任何類似裝置都要強，而且無論在強光和弱光環境下都同樣有效。項目負責人稱，這項研究的重點在于我們發現了一個不會殺死細菌的過程，因此它們能夠無限期的制造生物染料。這種生物太陽能電池技術也擁有著其它的潛在應用，比如說在采礦業、深海探索和其它低光照環境中等。

據加拿大不列顛哥倫比亞大學近日發布的一份新聞公報，該校研究人員選擇讓天然色素保留在細菌內，他們通過基因工程技術改造大腸桿菌，使其大量產生番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄橙紅色的色素，能特別有效地吸收光線并轉化為能量。據加拿大不列顛哥倫比亞大學近日發布的一份新聞公報，該校研究人員選擇讓天然色素保留在細菌內，他們通過基因工程技術改造大腸桿菌，使其大量產生番茄紅素。番茄紅素是一種賦予番茄橙紅色的色素，能特別有效地吸收光線并轉化為能量。

3.其他技術

●瑞士生物沼氣直接甲烷化技術進入實用階段

據瑞士保羅謝爾研究所(PSI)介紹，該所開發出一項獨有的生物沼氣直接甲烷化技術，將氫氣直接加入生物沼氣中進行甲烷化反應，使生物沼氣中的二氧化碳直接轉化為甲烷。經過直接甲烷化處理的生物沼氣甲烷含量大大提高，質量可滿足直接輸入天然氣管網的要求，不再需要經過提純凈化處理環節。

為在實際應用條件下驗證該項技術，瑞士保羅謝爾研究所與瑞士一家能源企業合作開展驗證和示范研究。將該項技術集成在一個集裝箱大小的代號為Cosma的示范裝置內，接入實際運行的生物沼氣站進行1000小時驗證試驗，經過甲烷化后的沼氣直接進入天然氣管道，可滿足一個獨立家庭住宅的取暖和熱水供應。試驗取得成功，顯示了該項技術已經具備進入實際應用的條件。該項成果日前獲得瑞士能源技術獎。

●英國科學家發現新方法用太陽能殺死水污染物質

最近，英國斯旺西大學的研究人員開發出了一種新型的無毒物質，可以利用太陽能將排放到水中的有害污染物無害化。據了解，目前每年大約有30萬噸污染物被排放到水體中，而科學家開發的這種新型物質，可以從水中去除燃料污染物，并且吸附率達到90%以上，比現有的吸附技術效果整整提高了10倍。這種混合物平時被保存在高壓密封的容器中，通過在微型氮化鉭顆粒表面生產的超級“納米氧化物”進行合成。然后這種材料利用太陽能提供的能力將污染物分解成更小、更無害的分子，而這一過程被稱為“光催化降解”。在去除有害的燃料之后，催化劑可以通過簡單的方法從水中過濾出來，然后重復使用。雖然通過光降解的方式已經研究了幾十年，但是知道最近一段時間，研究人員才開發出能夠真正吸收污染物的材料。之前雖然像二氧化鈦也能利用太陽能分解染料，但是效率非常有限，因為與普通的太陽光譜相比，它們紫外線這種能量更高的光線吸收率更好。如果未來這種材料能夠被大范圍的使用，那么新型材料將會大幅提升水體中污染物過濾的速度。

四、1.綠色、低碳能源技術必然是未來發展主要方向

2018年，能源將繼續向著低碳化、綠色、高效方向發展。歐盟科研創新資助計劃“地平線2020”2018-2020年度支出方案中，“低碳和適應氣候變化的未來”領域將獲33億歐元預算，按年度工作計劃，可再生能源、能效建筑、電動運輸和儲存方案4個清潔能源領域的項目將獲22億歐元撥款。俄能源部宣布支持設立遠東聯邦區可再生能源發展基金，并將制訂具體建議。英國將投入2800萬英鎊資助可再生能源創新、智慧能源系統創新、低碳工業創新、核能創新等能源創新項目，作為能源創新計劃(2016~2021年)的一部分。特朗普政府宣布退出巴黎協定，全球應對氣候變化形勢變得撲朔迷離，但全球能源領域轉型已是大勢所趨，綠色能源技術、低碳能源技術必然是未來發展主要方向。

2.小型模塊化反應堆開啟核能新時代

小型模塊化反應堆(SMR)因其較高的安全性能、操作靈活性、電網適應性等優點，受到越來越多的關注。全球多個核電大國推進SMR技術開發部署。美國 Nuscale Power公司提交首個SMR商業電廠設計認證審查申請。加拿大監管機構收到4種小堆設計，并啟動了首個SMR示范堆的一般選址和取證程序。俄羅斯將協助菲律賓開展關于在陸上或近海建造SMR的可行性研究。俄羅斯原子能集團所屬“光線”科學生產聯合公司研發出基于熱電子發射效應原理的小型核電站，具有安全可靠、不需維護、可長期運行等特點，可作為獨立電源為偏遠地區重要設施供電。英國政府承諾通過競爭探索SMR的潛力，評估開發、商業化和資助SMR技術的市場利益。2018年7月3日，日本政府公布了最新制定的“第5次能源基本計劃”，提出今后將開發具有安全性、經濟性和機動性優勢的堆型，小型模塊化堆將是日本未來開發的重要選項。

3.能源區塊鏈領域前景廣闊

區塊鏈技術具有去中心化存儲、信息高度透明等優勢，能實現能源的數字化、分布式精準管理，將對未來能源市場產生巨大影響。美國能源部提出“基于區塊鏈技術的能源系統新概念”，探索區塊鏈技術在管理電網方面的應用。英國石油公司和荷蘭殼牌領銜的財團將開發一個針對能源大宗商品交易的區塊鏈數字平臺，預計在2018年底投入運營。澳大利亞政府將提供257萬澳元以支持一個應用區塊鏈技術的光伏和用水兩年試點項目。麥肯錫公司在一份報告中指出，區塊鏈是繼蒸汽機、電力、信息和互聯網科技之后目前最有潛力觸發第5輪顛覆性革命浪潮的核心技術，對于石油和天然氣這樣一個分布廣泛、復雜龐大的行業，區塊鏈技術的黃金期正在到來。

4.電池儲能將發揮重要作用

儲能產業作為能源結構調整的支撐產業和關鍵推手，在傳統發電、輸配電、電力需求側、輔助服務、新能源接入等不同領域有著廣闊的應用前景。國際可再生能源署(IRENA)2017年發布的《電力存儲和可再生能源：成本和市場研究報告(2030)》稱，到2030年，如果能源系統的可再生能源份額翻番，全球儲能容量將增加三倍。報告在基本預測情景中提出，到2030年，全球儲能裝機將在2017年基礎上增長42%～68%，如果可再生能源增長強勁，那么儲能裝機增長幅度將達到155%～227%。電池儲能將在改變儲能裝機結構中發揮重要作用。此外，電池生產技術的發展還直接決定了電動汽車的發展前景，可以在尖峰負荷時段的電力能源系統中起到電源的作用。儲能技術的快速發展將給能源系統帶來顯著變化，同時，在化石燃料需求上會造成一定的影響，畢竟，儲能將越來越多地取代火電，在電力能源系統中發揮強大的電源調節能力。

5.未來5G與能源的深度融合

近年來，能源行業積極實施“互聯網+”戰略，全面提升行業信息化、智能化水平，充分利用現代信息通信技術、控制技術，實現智能設備狀態監測和信息收集，激發新型作業方式和用能服務模式。隨著各類能源業務的快速增長，電網設備、電力終端、用電客戶迫切需要通過最新的通信技術及系統支撐，滿足爆發式增長的通信需求。5G技術將支持能源領域基礎設施的智能化，并支持雙向能源分配和新的商業模式，以提高生產、交付、使用和協調有限的能源資源的效率。可再生能源、電動汽車、電網通信、智能電網等領域將成為5G在全球能源行業的重點應用場景。歐盟特別注重5G與行業的充分融合，在《關于5G架構的觀點》白皮書中提出5G網絡架構應具備為汽車、能源、食品、農業、醫療、教育等垂直行業提供定制化專網組網服務的能力，5G技術與商業生態系統的對接，有利于5G網絡能夠高效率、低成本地提供各類新興業態服務。

6.3D打印技術應用于太陽能電池的制造工藝

3D打印技術除了用在晶體硅太陽電池以外，也可以應用在薄膜電池上。如美國俄勒岡州立大學的研究者們使用3D打印技術成功地制造出了銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽電池，節約了90%的原材料。麻省理工學院(MIT)則通過一臺特制3D打印機將薄膜太陽電池印刷到紙張上，這種電池目前可提供1.5%～2%的電池效率。3D打印技術不僅能打印出分辨力高、導電性好的柵線，而且能夠降低生產成本，可以和高方阻發射極完美結合并應用于各類太陽電池新技術。國內外都在積極研究及應用推廣該技術的發展，因此，3D打印技術應用于太陽能電池的制造工藝將是大勢所趨，這一技術也會帶來太陽能電池質量和效率的大幅提高。

五、1.突破核心技術，打造新一代電力系統

以可再生能源逐步替代化石能源，實現可再生能源等清潔能源在一次能源生產和消費中占更大份額，推動能源轉型，建設清潔低碳、安全高效的新一代能源系統，是我國能源革命的主要目標。非化石能源在一次能源消費中占比是我國能源轉型的主要指標。一次能源消費中非化石能源主要來自一次電力(水電、風電、太陽能發電等可再生能源電力以及核電等)。大幅提高非化石能源電力占比，形成非化石能源為主的電源結構，是電力系統轉型的重要標志。當前，突破高比例可再生能源、高比例電力電子裝備接入電網，多能互補綜合能源以及信息物理深度融合智能化電網等技術，是建設新一代電力系統的關鍵。

2.不斷壯大清潔能源產業，推動綠色能源發展

應對氣候變化，清潔能源扮演著舉足輕重的角色。加快水電、核電、風電、光伏等清潔能源替代迫在眉睫。國際能源署預測，在未來5年內，中國將持續引領全球清潔能源發展。當前，我國已成為全球最大的可再生能源生產國和應用國，水電、風電、光伏裝機規模多年保持全球領先，核電在建規模也居世界首位。綠色低碳是能源技術創新的主要方向，集中在傳統化石能源清潔高效利用、新能源大規模開發利用、核能安全利用、能源互聯網和大規模儲能以及先進能源裝備及關鍵材料等重點領域。

根據國家能源局研究制定的《2018年能源工作指導意見》，2018年將統籌優化水電開發利用，穩妥推進核電發展，穩步發展風電和太陽能發電，積極發展生物質能等新能源，有序推進天然氣利用。同時，加快傳統能源清潔高效開發利用。指導意見明確，2018年全國能源消費總量控制在45.5億噸標準煤左右。2018年將著力解決清潔能源消納問題，增強油氣儲備應急能力;積極發展新興能源產業，推動能源生產消費新模式、新業態發展壯大，實施能源系統人工智能、大數據應用等創新行動，推廣智能化生產、儲運和用能設施。2018年我國將加快能源綠色發展，進一步壯大清潔能源產業。

3.加大研究力量，建立有效激勵機制

近年來，我國能源科技創新能力和技術裝備自主化水平顯著提升，建設了一批具有國際先進水平的重大能源技術示范工程。智能電網和多種儲能技術快速發展，陸上風電、海上風電、光伏發電、光熱發電、纖維素乙醇等關鍵技術均取得重要突破。一系列具備國際先進水平的重大能源示范工程成果標志著我國能源科技水平得到了跨越式發展。但與世界能源科技強國和引領能源革命的要求相比，還有較大的差距，主要體現在核心技術缺乏，高端能源裝備依賴進口;產學研結合不夠緊密，創新活動與產業需求脫節;以及創新體制機制不夠完善，人才培養、管理和激勵制度有待改進等幾方面。因此推動能源技術革命已經迫在眉睫，必須大力推進能源技術創新，縮小與國際先進水平差距，強調自主研發與技術引進相結合。

4.明確能源科技發展戰略的優先方向與路線

能源技術是決定全球能源未來的重要因素之一，能源技術的發展方向更是關系能源戰略全局的關鍵棋子。把握世界能源科技綠色低碳、智能、高效、多元的發展方向，合理規劃建設清潔低碳、安全高效現代能源體系的中長期愿景和目標，建立有雄心和穩定的政策環境，把戰略接續油氣資源開發、化石能源清潔高效利用、分布式能源和智能電網、先進安全核能、規模化可再生能源作為戰略優先方向，適時更新中長期發展戰略和行動計劃，并利用技術和產業路線圖指導技術研發和產業創新。

5.大數據背景下推動能源行業數字化轉型

在+智能時代，云、物聯網、數據分析、機器學習、人工智能、自動化、智能終端、增強現實等技術組成錯綜復雜的生態系統。技術不僅是提升效率的工具，還是能源行業成功的業務戰略與未來收入增長的基石。在大數據時代，能源行業的數字化轉型已然大勢所趨。能源行業的數字化轉型，就是發展數字能源，即利用數字技術，引導能量有序流動，構筑更高效、更清潔、更經濟、更安全的現代能源體系。

據調查，72%的能源公司已經更新了老舊的IT應用，剩下的28%計劃在未來一年內完成這一工作。由此可見，能源行業是技術投資最活躍的行業之一。以電力行業為例，許多國家和地區在不斷推進電力系統轉型，其程度不亞于一場技術革命。數字化的智能電網實現了更高效的電力輸送，在尼日利亞，智慧電網減少了30%的線路損耗，不僅帶來顯著的經濟效益，更造福千家萬戶，創造出巨大的社會效益。

參考文獻：

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[4]NASA completes full-power tests of small, portable nuclear reactor. https://www.engadget.com/2018/05/02/nasa-completes-full-power-tests-small-nuclear-reactor/,2018-05-02.

[5]Технологическиеприоритетывроссийскойизарубежнойэнергетике.http://energo-cis.ru/news/tehnologicheskie_prioritety_v/?year=2017.pdf.