隨著新一輪工業革命興起，應對氣候變化達成全球共識，能源技術成為引領能源產業變革、實現創新驅動發展的源動力。目前，世界主要國家和地區均把能源技術視為新一輪科技革命和產業革命的突破口，從能源戰略的高度制定各種能源技術規劃、采取行動加快能源科技創新，以增強國際競爭力。同時，能源技術開發的最新動態也預示著未來全球能源發展趨勢。

一、1.歐盟：升級版戰略能源技術計劃開展研究與創新優先行動

早在上世紀70年代，歐盟的前身——歐共體委員會推出了《1977～1980年歐洲共同體科技政策指南》，標志著歐洲統一的科技研發合作戰略形成。1983年，歐共體為協調成員國科技政策，搭建歐洲企業間合作平臺，加強在高技術領域的商業競爭力，推出了第一個《技術研發框架計劃》。進入21世紀，隨著能源、環境問題的凸顯，歐盟依托科技框架計劃加強了能源技術研發，尤其是2007～2013年執行的歐盟第七科技框架計劃(FP7)將能源列為獨立的優先領域，目標就是要優化能源結構，提高能源效率，應對能源供應安全和氣候變化，提高歐洲工業競爭力。

2008年，歐盟實施的《歐洲戰略性能源技術規劃》是歐盟指導能源技術發展的戰略性文件，體現了當時歐盟對能源技術發展的新認識和新判斷。2013年12月，歐盟出臺了《Horizon2020研究創新計劃(H2020)》。H2020是歐洲最大的研究創新計劃，經費近800億歐元，時間跨度從2014年到2020年，主要涉及生物技術、能源、環境與氣候變化等領域。《H2020能源規劃》是其中的重要組成部分，體現了歐盟對能源技術創新發展的最新認識和理念。

2014年新一屆歐盟委員會上臺后全面實施能源聯盟戰略，旨在全面提升歐洲能源體系抵御能源、氣候及經濟安全風險的能力。2015年9月，歐盟委員會公布了升級版的《歐盟戰略能源技術計劃》，這一計劃改變以往單純從技術維度來規劃發展的方式，而是將能源系統視為一個整體來聚焦轉型面臨的若干關鍵挑戰與目標，以應用為導向打造能源科技創新全價值鏈，圍繞可再生能源、智能能源系統、能效和可持續交通四個核心優先領域以及碳捕集與封存和核能兩個適用于部分成員國的特定領域，開展十大研究與創新優先行動，包括：開發高性能可再生能源技術及系統集成，降低可再生能源關鍵技術成本，開發智能房屋技術與服務，提高能源系統靈活性、安全性和智能化，開發和應用低能耗建筑新材料與技術。

2.美國：保持可再生能源產業和技術的世界領先地位

過去的十幾年間，非常規油氣生產技術的突破扭轉了美國幾十年本土油氣產量下降的趨勢。為了復蘇美國經濟、應對能源安全和氣候變化，實現能源戰略轉型，推進美國能源獨立進程，奧巴馬政府自2009年上臺后，便高舉“能源獨立”旗幟，出臺一系列新能源政策和戰略計劃，掀起了一場自美國成立以來最大規模的能源革命。在推動美國能源革命進程當中，奧巴馬政府從戰略到戰術層面有四大重點舉措：首先，發布《未來能源安全藍圖》，明確美國未來20年的能源發展目標，強調通過安全有序地擴大國內油氣資源生產、充分發揮清潔能源潛力和大力推動科技創新等工作來保障美國能源安全;其次，推行《全面能源戰略》，變革美國能源體系，中心目標是開發和部署低碳技術，為清潔能源未來發展奠定基礎，并在經濟和國家安全方面帶來顯著效益;第三，出臺清潔電力計劃，全面推動燃煤電廠減排，擴大可再生能源發展，進一步促進美國電力乃至能源結構優化調整;第四，推動能源科技體制機制改革，降低能源創新全價值鏈成本。

此次革命提出基礎科學與應用能源研發融合的戰略指導思想，設立了三個能源研發平臺和機構(先進能源研究計劃署、能源前沿研究中心和能源創新中心)，有效整合產學研各方資源，支持變革性能源技術開發，確保美國搶占新能源技術戰略制高點。得益于奧巴馬時期推出的各項能源戰略，美國能源結構發生了顯著變化，已成功由傳統的能源進口大國轉變為能源出口國。

2014年5月，美國總統行政辦公室對外發布了《全方位能源戰略——通向經濟可持續增長之路》的報告。在能源技術領域，報告將發展低碳技術、為清潔能源未來發展奠基作為能源戰略支點，在展望未來清潔發展目標時，特別強調美國要在可再生能源技術上取得領先。

2017年3月，以總統特朗普為首的新一屆美國政府推出了《美國優先能源計劃》。該計劃延續了美國追求能源獨立的基本思想，致力于降低能源成本，最大化利用國內能源資源，尤其是傳統的化石燃料。新政府更傾向于傳統能源，特朗普能源政策框架中，油氣、煤炭等傳統能源地位突出。但能源產業作為美國立國之本，保持可再生能源產業和技術的世界領先地位，仍是美政府的重要政策選擇。

2017年6月，美國“能源周”期間，特朗普提出“能源主導”戰略新思路，即將能源作為一種重要戰略資源，擴大能源出口，在實現能源獨立的同時謀求世界能源霸主的發展之路。未來，特朗普政府對美國能源技術發展趨勢的政策引導和調節還有待觀察。

3.日本：從“低碳化”邁向“脫碳化”實現能源轉型

日本是能源消費大國，同時其傳統能源的資源量十分有限。日本政府發布的能源與環境創新發展戰略(NESTI2050)主要目標是推動低碳能源的發展，節能和減少溫室氣體排放的創新技術是日本能源技術優先發展的重要方向。

2010年6月，日本經濟產業省發布以“保護環境和經濟增長”為主題的《能源戰略計劃》，強調大力發展核能，構建以核電為主的低碳電源。隨著世界經濟發展和能源格局的變動，日本對本國的能源戰略不斷作出調整。在經過福島核事故之后，日本在能源科技發展重點上有較大調整，于2014年修訂了《能源戰略計劃》，以“3E+S”(能源安全保障、經濟性、環境適宜性原則和安全)為能源政策基礎，構筑“多層次、多樣化的柔性能源供應結構”。指出未來發展方向是壓縮核電發展，舉政府之力加快發展可再生能源，以期創造新的產業。

2016年4月，日本相繼公布了能源中期和長期戰略方案：一份是經濟產業省發布、面向2030年產業改革的《能源革新戰略》，從政策改革和技術開發兩方面推行新舉措，確定了節能挖潛、擴大可再生能源和構建新型能源供給系統這三大改革主題，以實現能源結構優化升級，構建可再生能源與節能融合型新能源產業;另一份是日本政府綜合科技創新會議發布、面向2050年技術前沿的《能源環境技術創新戰略》，主旨是強化政府引導下的研發體制，通過創新引領世界，保證日本開發的顛覆性能源技術廣泛普及，實現到2050年全球溫室氣體排放減半和構建新型能源系統的目標。技術創新戰略確定了日本將要重點推進的五大技術創新領域，包括：利用大數據分析、人工智能、先進傳感和物聯網技術構建智能能源集成管理系統，通過創新制造工藝和先進材料開發實現深度節能，新一代蓄電池和氫能制備、儲存與應用，新一代光伏發電和地熱發電技術，以及二氧化碳固定與有效利用。

2017年12月，日本發布《氫能基本戰略》，規劃新能源汽車和氫能發展目標，加速推進氫能社會構建，實現能源供給多元化以提高能源自給率。

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”，提出了日本能源轉型戰略的新目標、新路徑和新方向，這是一份面向2030年以及2050年的日本能源中長期發展規劃的政策指南和行動綱領。而此次制定能源政策的指導思想，則提出了“3E+S”升級版的新理念。在環保性方面，溫室氣體排放2030年要比2013年削減26%，到2050年則要削減80%，實現從“低碳化”邁向“脫碳化”的新目標。

4.德國：將可再生能源、能效、儲能、電網技術作為戰略優先推進領域

德國一貫堅持以可再生能源為主導的能源結構轉型，經過多年的政策激勵和研發支持，在可再生能源技術和裝備制造方面的實力位居世界前列。福島核事故后，德國政府率先提出了全面棄核的能源轉型戰略，把可再生能源和能效作為兩大支柱，并以法律形式明確了可再生能源發展的中長期目標，到2050年可再生能源電力占比要達到80%。在科技層面為支持能源轉型戰略，2011年實施的第六次能源研究計劃將可再生能源、能效、儲能、電網技術作為戰略優先推進領域。而為了從系統層面推動能源轉型解決方案，德國聯邦教研部于2016年4月公布了未來10年投資4億歐元“哥白尼計劃”的具體方案，這是德國為促進能源轉型開展的最大規模的科研資助行動，來自德國230家學術界和產業界機構將參與其中，著重關注四大重點方向，每個方向均組建一個產學研聯盟集成優勢力量攻關，包括：新的智慧電網架構，轉化儲存可再生能源過剩電力，高效工業過程和技術以適應波動性電力供給，以及加強能源系統集成創新。

德國政府不僅重視可再生能源技術研發創新工作，還非常重視給予可再生能源發展堅實的法律制度保障，為此于2000年通過了著名的《可再生能源法》(EEG-2000)。隨著德國可再生能源發展的情況變化，其對《可再生能源法》不斷進行修訂和完善。最新出臺的《可再生能源法》2017版(EEG-2017)對先前法案內容進行了全面修訂，主要包括：控制可再生能源年度裝機容量增長目標，補貼重點側重于更加經濟有效的可再生能源類型(如陸上風電和光伏)，實施上網電價遞減率與年度新增裝機容量掛鉤的靈活限額機制，調整上網電價遞減周期等等，采用招投標模式來確定可再生電力的補貼額度。這表明德國可再生能源的發展從過去的全面促進和吸引投資階段轉變到重點扶持、引導投資和成本控制新階段。

5.俄羅斯：明確燃料動力綜合體發展方向

《俄羅斯2035年前能源戰略草案》和《俄羅斯聯邦科技發展戰略》中明確了俄羅斯燃料動力綜合體的技術發展方向。俄羅斯燃料動力綜合體一方面致力于提高傳統能源的效率，另一方面努力打造新型能源，其中包括可再生能源、節能、分布式發電、智能電網等。這兩個方面在《俄羅斯燃料動力綜合體領域2035年前科技發展預測》中有詳細的描述。當然，該科技發展預測最為重視的還是傳統能源技術，畢竟，傳統能源在俄羅斯經濟中的地位舉足輕重。

《俄羅斯燃料動力綜合體領域2035年前科技發展預測》中預設了三種全球能源發展情景，即化石能源新型情景(原油需求增速加快)，化石能源低價情景(原油需求增速放緩)和能源革命情景(向低碳能源轉型)。在不同的預測情景下，俄羅斯對新型能源技術的需求也將有所不同。大多數新型能源技術(包括網絡蓄電池、氫燃料電池、數字電網技術等)都出現在能源革命情景當中。該預測情景還對發展俄羅斯核電技術給予了特別的關注。與此同時也不難看出，俄羅斯燃料動力綜合體對能源革命情景的技術準備程度并不充分。

6.法國：大力引進氣候專家，用清潔能替代煤電

2015年，法國議會正式通過綠色增長能源轉型法案，提出到2030年溫室氣體排放將比1990年降低40%，到2050年降低75%(同時能源消費減半)，降低化石燃料占比，控制核電裝機上限為63.2GW，可再生能源在能源結構中占比達到32%。這一法案被視為謀劃法國能源戰略轉型的重大舉措，旨在讓該國更有效地應對氣候變化，加強能源獨立性，更好地平衡不同的能源供應來源。

2017年6月，在特朗普宣布美國退出《巴黎協定》幾個小時后，法國總統馬克龍便邀請心懷不滿的美國科學家搬到法國：為每位科學家提供3至5年資助，總計150萬歐元。在年底舉辦氣候峰會期間，法國還公布了一份獎勵名單，為18名獲獎氣候學家提供數以百萬計的歐元，資助他們在法國從事研究。

除了加大引進人才力度外，馬克龍計劃未來5年內關閉法國所有燃煤電站，并停止發放碳氫化合物勘探許可證;維持目前的2030可再生能源目標，即清潔能源占比達32%;將減少安裝可再生能源項目的審批程序，支持智能電網和儲能;到2025年將核電占比降至50%，并關閉費斯內姆核電站。

7.英國：注重空氣污染治理，明確淘汰煤電時間表

英國是最早提出“低碳經濟”的國家，也是第一個實施“碳預算”的國家。早在2011年，英國政府就公布了《英國可再生能源路線圖》，闡述了加快英國可再生能源部署和利用的全面行動計劃，確定了到2020年可再生能源滿足英國15%能源需求的發展目標。2017年10月，英國商業、能源和工業戰略部(BEIS)發布《低碳發展戰略》報告，闡述了英國如何在削減碳排放以應對氣候變化的同時推動經濟持續增長，為英國低碳經濟發展描繪藍圖。2017年9月18日，英國首相特雷莎•梅宣布，英國將在2025年之前淘汰煤電，這是英國政府首次明確提出淘汰煤電的時間表。

2018年是英國《氣候變化法案》生效以來的第10年，2018年6月28日，英國氣候變化委員會發布題為《減少英國排放——2018年向議會提交的進展報告》的報告，評估了2017年英國的溫室氣體減排進展，總結英國過去10年應對氣候變化的成就與經驗。報告指出，英國政府必須吸取過去10年的教訓，才能實現其2020年和2030年的法定減排目標。除非現在立即采取行動，否則公眾將面臨昂貴的低碳經濟轉型成本。

8.韓國：“去核電”成標志性重大調整

韓國新政府“去核電”政策成為近年來能源和產業政策標志性的重大調整，計劃終止所有新的核電站建設計劃，也不再批準延期運行現有核電站。政府還發表了核能五年計劃，將核能技術的發展重點轉到核電站安全運行和拆解技術等領域。本屆總統任期期滿前計劃至少關閉10所老舊火電站，并將對煤電和核電征收環保稅，以支持更加清潔的天然氣以及水電和太陽能等可再生能源。

此外，韓國電力公社正式對軟銀的超級電網計劃表示支持，認為該計劃能夠幫助東北亞國家分享能源供應，提升電力體系的安全性和運作效率。

9.其他主要國家：積極制定相應的低碳能源科技戰略

新發展和新技術已經加快能源行業的轉變速度，對氣候變化的擔憂成為向低碳經濟轉型的促進因素，推進綠色低碳技術創新、發展以可再生能源為主的現代能源體系已經成為國際社會的共識。除了上述主要國家和地區，世界其他國家也積極制定相應的低碳能源科技戰略。

加拿大是北美主要海洋國家，擁有世界上最長的海岸線，蘊含豐富的海洋資源。2011年，加拿大發布了《加拿大海洋可再生能源技術路線圖》，提出海洋能源發展的中長期階段目標，以及實現目標的具體技術途徑和促進條件，以保持加拿大在海洋能源領域的領先地位，為加拿大創造全新的經濟增長點。

作為全球主要原油生產國，沙特阿拉伯在國家科學、技術和創新計劃(Maarifah)中確定了國家技術長期發展方向，并將“能源”、“石油和天然氣”、“油氣化工”納入到11項國家關鍵技術規劃當中。沙特燃料動力綜合體能源規劃明確將能源作為國家經濟增長的引擎，將能效技術、節能技術、減少對環境的負面影響(包括發展可再生能源)作為優先發展的技術方向。其中，石油和天然氣規劃、油氣化工規劃更是對所有技術環節進行了詳細說明。沙特阿卜杜拉國王科技城(KACST)還為每項技術規劃制定了五年期的實施計劃。

巴西政府強調金磚國家在能源領域的互補性，目前巴西已成為中國十大原油供應國之一。同時，巴西認為金磚國家在低碳減排領域潛力巨大，在資金、技術領域共同關切很多。政府承諾在能效、可再生能源、林業、農業和工業等領域采取有效政策和措施，積極應對氣候變化挑戰，并計劃在國家能源結構中增加可再生能源的比重。巴西力爭到2019年生物能源年產量達到640億升。水電開發潛力約2.59億千瓦，發展空間巨大。

挪威是歐洲經濟區的成員國，其能源技術優先發展方向與歐盟十分相似。挪威國家新能源技術研發、示范和商業化戰略(Energi21)將新型可再生能源(太陽能發電和風力發電)、水電、能效、提高能源系統靈活性，以及碳捕集和存儲(尤其是在燃氣發電領域)技術作為重點。同時，挪威在歐洲境外擁有不少油氣資源。因此，挪威能源技術發展必須要滿足其大陸架開發的需求，并維護其油氣生產商的利益。為了發展油氣技術，挪威專門制定了21世紀油氣戰略，內容涵蓋石油和天然氣勘探、開采、加工、運輸等各個環節，并將北極地區油氣田的開發和環境保護作為重點。

二、1.核聚變研究取得重大突破

核聚變能源產生過程不污染環境、不產生放射性核廢料、安全性高、清潔且資源無限，被視為人類可持續發展的最理想的新能源。而想要將核聚變的能量真正利用起來，就必須對核聚變的速度和規模進行控制，實現能量持續、輸出平穩。為此，科學家正努力研究如何實現可控核聚變。美歐中核聚變實驗裝置持續創造紀錄，穩步推進受控核聚變的實現。2016年3月，德國馬普學會等離子體物理研究所建造的世界最大仿星器聚變裝置W7-X成功產出首個氫等離子體，正式啟動科學實驗;10月，麻省理工學院Alcator C-Mod核聚變反應堆裝置在最后一次實驗中，等離子體壓強首次突破2個大氣壓達到2.05個大氣壓，對應的溫度達到3500萬攝氏度;2017年7月，中國科學院等離子體物理研究所全超導托卡馬克EAST實現了101.2秒穩態長脈沖高約束等離子體運行，創造了新的世界紀錄，EAST成為了世界上第一個實現穩態高約束模式運行持續時間達到百秒量級的托卡馬克核聚變實驗裝置。2017年11月，美國桑迪亞國家實驗室開啟氘—氚受控核聚變實驗，標志著美核聚變研究進入全新階段。

2.電化學儲能成為電網應用儲能技術解決新能源接入的首選方案

2016年5月，斯坦福大學William C. Chueh教授課題組牽頭的聯合研究團隊設計了一種全新的“同步液態掃描透射X射線顯微成像(STXM)”技術，借助該技術研究人員首次在介觀尺度實現對鋰離子電池充放電過程中單個納米顆粒活動行為的原位實時觀測和成像;2017年2月，勞倫斯伯克利國家實驗室利用集成X射線譜的全場透射顯微成像技術(FF-TXM-XANES)首次在納米尺度實現對鋰離子電池充放電循環過程中鋰錳鎳氧(LiMn1.5Ni0.5O4，LMNO)正極材料相變過程的詳細觀測研究，揭露了脫鋰過程中LMNO電極相轉變機制;5月，瑞士保羅謝爾研究所研究團隊利用X射線技術首次實現對鋰硫電池放電中間產物的直接觀測，對鋰硫電池反應機理有了進一步的深入認識，為設計和開發高性能鋰硫電池提供了重要的科學理論參考。

3.鈣鈦礦太陽電池技術新成果層出不窮

鈣鈦礦太陽能電池由敏化太陽能電池改進發展而來，具備更加清潔、便于應用、制造成本低和效率高等顯著優點。韓國科學家通過改進鈣鈦礦太陽能電池金屬鹵化物吸光材料的制造方法，使這種類型太陽能電池的能量轉化效率達到22.1%，而此前這類電池轉化效率的最高紀錄是20.1%。瑞士洛桑聯邦理工學院研發出新型鈣鈦礦太陽電池的轉換效率達到21.02%，創造新的世界紀錄。斯坦福大學、麻省理工學院、英國牛津大學、德國亥姆霍茲柏林材料與能源中心、瑞士聯邦材料科學與技術研究所均報道了鈣鈦礦與硅電池或銅銦鎵硒電池構建疊層電池的研究成果，通過帶隙匹配提高太陽光譜的吸收利用率，期望實現30%的轉換效率。針對新一代太陽能電池“鈣鈦礦太陽電池”材料，東京大學先端科學技術研究中心的科研人員，通過添加地球上較多存在的鉀元素，實現了結晶構造的穩定性，在不使用銣等稀有金屬的前提下，實現了20.5%的高轉換效率。此外，韓國淑明女子大學化工生命工學部的崔京民教授和樸民宇教授的研究團隊采用低溫工藝開發出高效柔性光伏電池。此項研究利用了鈦基金屬有機骨架材料，開發出的鈣鈦礦型柔性光伏電池具有新型的金屬氧化物電子傳輸層。

4.3D打印燃氣輪機葉片獲突破

增材制造技術是通過CAD設計數據采用材料逐層累加的方法制造實體零件的技術，相對于傳統的材料去除(切削加工)技術，是一種“自上而下”材料累加的制造方法，也被稱為“3D打印技術”。國際上增材制造經過20多年的發展，美國已經成為增材制造領先的國家，3D打印技術不斷融入人們的生活，在能源、醫療、建筑、教育等領域大量應用，催生許多新的產業。

2017年世界柴油機巨頭曼柴油機與透平公司正在將通過增材制造(3D打印)的零件裝配在燃氣輪機中，而這個零件是燃氣輪機上結構復雜的渦輪靜葉(噴嘴)，這是全世界首例將如此復雜的3D打印零件用在燃氣輪機批產中。美國通用電氣(GE)公司宣布其最大的燃氣輪機9HA.02可以以64%的效能運行，打破了能源行業的記錄，其中最大的功勞應歸于3D打印，GE用3D打印為渦輪機制造了多個部件。

2017年2月，西門子公司成功完成對3D打印燃氣輪機葉片的滿負荷測試，這些發電用的燃氣輪機葉片是由英國的MaterialsSolutions公司通過3D打印生產的，其燃氣輪機轉速高達每分鐘13,000轉，工作溫度超過1250攝氏度(2282華氏度)，葉片被安裝在功率為13兆瓦(MW)的西門子SGT-400工業燃氣輪機上。

5.電動汽車電池續航技術大幅提升

電池充電及續航技術成為多國研發熱點，其技術突破將推動電動汽車產業加速發展。以色列Storedot公司研發出“超快速充電”電動汽車電池，可在5分鐘內完成充電，并支持汽車續航約483千米德國弗勞恩霍夫應用研究促進協會研制出一種超級電池，體積不變，可使電動汽車續航達100千米。美國菲斯克公司研發的固態電池可使電動汽車續航804千米，充電僅需1分鐘。韓國光州科學技術院和美國麻省理工學院合作研發出使電動車續航能力提高1倍的新型鋰電池。

6.氫燃料制取技術取得新進展

氫能源是目前備受期待的新一代能源。進入21世紀以來，氫能源的開發利用逐步增多，發達國家已經取得了一些新進展。其中，日本氫能源研究啟動早、發展快，在燃料電池和燃料電池車領域成績斐然，成為引領“終極環保車”的時代先鋒。從氫能與氫燃料電池全球發展的總體來看，歐美日等發達國家繼續加大研發投入和政策扶持，氫能與氫燃料電池在交通領域、固定式發電領域、通信基站備用電源領域和物料搬運領域都顯示出市場化的跡象，氫燃料電池技術應用總體已經在商業化初期嶄露頭角。

日本九州大學發明了近紅外線領域的太陽能制造氫氣的新方法。氫被認為是下一代主要能源，利用太陽能用水制造氫氣的方法最被看好。和以前利用光電效應使物質表面放出電子的研究方法不同，該研究利用了光驅動化學反應原理。德國科學家簡化了氫燃料制取和儲存的新工藝，將應用于工業化儲氫和生產，降低成本和能源消耗，對能源轉型具有重要意義。來自埃克塞特大學的可再生能源專家團隊率先推出了一項新型光電極技術，利用太陽光生產氫氣，從而創造出清潔、廉價的燃料，可以為家庭和燃料電池車輛等提供能源。通過這種光解水的方法產生的氫燃料不僅會顯著降低碳排放，而且幾乎可以實現無限能源供應。