国内外新能源技术宏观分析及相关建议

李俊峰

（大庆油田发展战略研究中心，黑龙江大庆 163400）

能源是现代经济的重要支撑，是经济发展的驱动力。能源战略是国家发展战略的重要组成部分，能源方式的选择又是能源战略的核心。近年来，随着我国积极履行碳中和碳达峰国际承诺，新能源产业得到长足发展，面对绿色低碳的高质量发展要求，如何依托自身资源禀赋，快速有效布局新能源成为能源企业面临的现实选择。

1.风电产业资源分布及经济技术分析

风电是指利用风力发电机组将风能转化为电能的发电方式，是风能利用的主要形式。全球风能资源丰富。据资料统计，每年约3.8×1016kW•h的太阳辐射能量被大气吸收，产生约4.3×l012kW•h的风能。我国陆上50m高度年平均风功率密度大于等于300W/m2的风能资源理论储量为73亿kW。我国东北、华北、西北以及东部沿海省份及岛屿风能资源丰富较为丰富。

风力发电技术起源于19世纪，1891年，丹麦建成世界第一座风力发电站，20世纪前60年，丹麦一直处于全球风能利用领先地位，研究制造了从10kW到200kW各类型的风力发电机并实现并网发电。1973年发生世界性石油危机后，越来越多国家开始重视风力发电领域，丹麦、加拿大、美国相继研制出2MW～7MW的大功率风机。目前，国际知名制造企业已实现4MW～7MW级风电机组的产业化和8MW～10MW级风电机组样机挂机。GE宣布将在3年内完成12MW海上风电机组的开发。此外，国外公司已经掌握漂浮式基础等海上风电关键技术，突破了轴承、传感器、滑环等风电机组关键部件的大型化设计瓶颈。我国风电行业虽然起步较晚，但发展迅速，目前已成为全球最大的风电装备制造基地，形成了一个涵盖上下游业务，涉及电场建造、零部件制造、技术研发的完整产业链[1]。

2.光伏产业资源分布及技术分析

光伏发电是利用太阳能光生伏特效应，使光能转化为电能的一种发电技术，也是当今世界应用最为广泛的太阳能利用手段。根据国际太阳能热利用区域分类，全球太阳能资源最丰富的区域包括北非、中东、美国西南部和墨西哥、澳大利亚、南非、南美洲东西海岸和中国西部地区等。统计资料显示，我国陆上每年接收的太阳辐射总量相当于2.4×104亿吨标准煤，三分之二国土面积年日照时数不小于2200h，具有利用太阳能的良好资源条件。

光伏电池技术是制约光伏产业未来发展的关键环节，自1839年法国科学家发现光生伏打效应以来，太阳能电池已经有180余年的发展历史。1954年，贝尔实验室成功制备了具有实用价值的单晶硅太阳能电池，转换效率从4.5%很快提升到6%，光伏发展进入了新阶段。据美国可再生能源实验室2020年2月数据，多结太阳能电池、单结太阳能电池、晶体硅电池以及薄膜电池的转换效率分别达到了47.1%、44.4%、27.6%、23.4%，有机太阳能电池等新兴电池技术的转换效率也已达到17.4%。我国于1958年成功研制出首块单晶硅，进入太阳能电池领域，在《光伏制造行业规范条件》和“领跑者”计划推动下，晶硅电池技术取得巨大突破，大面积晶体硅太阳电池研发和产业化方面处于国际领先地位。2018年，工业化生产多晶黑硅电池平均转换效率达到19.2%，使用PERC（钝化发射极和背面电池）技术的单晶和多晶硅电池效率提升至21.8%和20.3%，N型PERT（钝化发射极背表面全扩散电池）单晶电池平均效率已经达到21.5%，且未来还有进一步提升空间。

3.地热产业资源分布及经济技术分析

地热能是蕴藏在地壳岩石（干热岩）和地下流体中能够为人类开发利用的热能资源。据《中国地热能发展报告(2018)》数据显示，世界地热能基础资源总量约4.27×108亿吨标准煤，可利用量约4.95×107亿吨标准煤，按目前世界年消耗190亿吨标准煤计算，能满足人类数10万年的需求。我国地热能资源相对丰富，据估算地热资源总量约占全球的7.9%，可采储量约4626.5亿吨标准煤[2]。

地热能开发利用涉及多学科、多领域、多行业的综合应用，包括资源勘查与评价、钻完井、尾水利用、换热和保温、热泵技术、地面建设、运营管理等技术。直接利用和高温发电是当今世界地热能开发利用的主要方式，技术相对成熟。热泵技术是直接利用地热能的最佳方案，技术成熟，发展迅速，已实现商业化应用；高温地热发电技术相对成熟，但是中低温地热发电相关技术仍不成熟，处于攻关阶段。当前，干热岩的开发与利用是地热能利用的热点，无论是干热岩高温钻完井技术，还是干热岩压裂技术、干热岩换热和发电技术，均处于试验阶段。近年来，我国地热能开发利用技术持续创新，浅层地热能利用快速发展，水热型地热能利用持续增长，地热能产业体系初步形成。1977年，我国首台高温地热能发电机组在西藏羊八井发电成功，成为全球第8个掌握高温地热能发电技术的国家，但地热发电成套技术相对落后。

4.氢能产业资源分布及经济技术分析

氢能被称作未来社会的终极能源，是能源转型的重要方向。因氢能兼具二次能源和储能媒介双重角色，发电效率超过50%，并且零污染，受到世界各国的广泛关注。有关数据表明，宇宙中物质的75%都是由氢元素组成，氢以化合物的形式储于水与化石燃料等物质中，氢燃料在已知燃料中热值仅低于核燃料，较传统的化学燃料、乙醇燃料、煤炭等高3～4.5倍。氢能与传统油气产业链具有先天的融合特性，油气企业具备强大的制氢能力、成熟的安全管控体系、丰富的销售网点资源，拥有规划涉及、生产运维、储运销售等多方面技术基础与整合优势[3]。

1972年，美国宾夕法尼亚大学Bockris教授首次提出“氢经济”概念。新世纪以来，伴随碳排放政策收紧、储氢技术进步以及燃料电池逐步完善，“氢经济”逐渐受到各国普遍重视。我国从20世纪60年代就开始开展氢能的相关研究工作，主要为火箭生产液氢燃料；1970年以后，逐步将氢作为能源载体和新的能源系统进行开发；进入21世纪后，我国大力支持民用氢能的发展，氢能应用相关技术得到提高。作为新兴产业，氢能利用在全球仍处于初期阶段，制氢技术、储氢技术、氢燃料电池和加氢站建设等都面临诸多瓶颈问题。统计数据显示，目前我国已经成为全球第一大制氢国，但氢气主要是作为中间产品或工业原料来制备使用，氢能产业链比较薄弱，距离开始产业化、商业化利用仍有较大距离，加氢站总体数量较少，且分布不均，成熟的氢燃料电池汽车尚处于试点阶段，燃料电池技术仍处于研发阶段。

5.结论及建议

基于以上认识，油气田企业新能源业务战略布局的构建策略等提出如下建议。

（1）综合多种因素，优先布局风电、光伏业务。目前，国内外风电、光伏产业技术日益成熟。与此同时，行业竞争日趋激烈，相关政策从鼓励向从严规范转变，准入门槛和标准要求不断提高，市场消纳和价格补贴相继收紧。应根据产业特征变化，统筹考虑政策影响，结合自身特点和需求，坚持差异化发展，科学制定整体发展规划，以规避风险、提高效益。（2）注重地企协同，促进地热能快速发展。国家和地方政策鼓励地热能发展，对大规模开发应用有良好的促进作用。能源企业应充分发挥资源储备足、矿区和周边需求大的优势，进一步加大科技攻关力度，周密规划地热能业务布局，与地方政府搞好对接和协同，推动地热能利用快速发展。（3）瞄准全产业链，积极谋划氢能发展。氢能作为新兴产业，具有国家和地方政策支持力度大、技术研发和发展潜力大的优势。谋划氢能业务发展，应紧盯行业发展趋势，超前开展基础性研究工作强化技术储备，瞄准全产业链或关键环节择机介入是重点方向。