内容简介
《中国工程科技2040发展战略·能源与矿业领域报告》在系统分析世界科技发展大势的基础上，紧密结合中国发展需求，提出了面向2040年中国能源与矿业领域工程科技的发展思路、战略目标与总体架构，各子领域的重点任务、基础研究方向、重大工程与重大工程科技项目，以及工程科技需求牵引的基础研究重点方向建议。
精彩书摘
**章面向2040年能源与矿业领域世界工程科技发展态势
科技创新是推动社会进步和经济发展的关键要素，能源和矿产资源作为社会发展的关键物质基础，其领域工程科技的发展对人类文明的进程有着深远的影响。当今世界，国际政治经济形势日趋严峻复杂，各国安全问题备受关注，绿色低碳成为全球共识，能源与矿业科技正在迎来前所未有的变革与机遇。世界各国纷纷围绕未来能源与矿产发展战略开展有组织的科技创新布局，以科技创新发展应对全球能源和资源挑战，确保经济社会的可持续发展。
**节世界能源与矿业领域工程科技发展状况及国际先进水平
为应对气候变化，绿色低碳发展成为必然路径。世界各国基于自身资源禀赋和技术优势，在煤炭、油气、电力、核能、可再生能源、非能源矿产勘查和非能源矿产开采等子领域，从战略高度实施了多项重大科技计划。在此过程中，领域科技创新成果不断涌现，绿色智能煤矿、新一代油气技术、智能电网、第四代核电及新一代核电技术、大兆瓦风机、高效光伏、找矿预测技术等具有重大产业变革前景的颠覆性技术应运而生，能源科技和装备快速迭代升级。
一、能源与矿业领域世界各国正在开展的重大科技计划及其预期成果能源与矿产资源是经济社会可持续发展的物质基础与基本动力源。当前，上一轮科技和产业革命所提供的动能已经接近尾声，传统经济体制和发展模式的潜能趋于消退，新一轮科技和产业革命正在创造历史性机遇，全球处于产业、经济和社会加速变革的时期。
在全球气候变化的大背景下，加快能源清洁低碳转型已成为国际社会的共识和全球发展趋势。在能源利用总量不断增长的同时，能源结构也在不断变化。据统计，2023年世界一次能源消费达211亿tce，其中石油占31.7%，煤炭占26.5%，天然气占23.3%，核能占4.0%，水能占6.4%，其他可再生能源占8.2%①（Energy Institute，2024）。相关研究表明，到2040年，世界能源需求仍将继续增长，而能源结构也将持续变化，其中非化石能源的比重将不断上升，预计到2040年，其在一次能源中的占比将从目前的18.2%提高到35%以上（IEA，2024a）。
世界主要国家和地区基于各自能源资源禀赋特点和技术优势，从能源战略的高度制定各种能源科技计划，如美国的《全面能源战略》（All of the Above Envergy Srtategy）、欧盟的《2050能源路线图》、日本的《面向2030年能源环境创新战略》（2030年エネルギー環境イノベーション戦略）②、俄罗斯的《2035年前能源战略》等。
（一）煤炭子领域
高效、节能、节水和清洁是煤炭利用的发展方向，积极开发新一代清洁、高效和污染物“近零排放”技术，实现CO2减排是世界燃煤发电技术发展的热点和难点。世界主要用煤国家均在致力于研发先进超超临界高效发电技术、700℃超超临界燃煤发电技术、IGCC技术、碳基固体氧化物燃料电池（solidoxidefuelcell，SOFC）高效发电技术、IGFC发电技术、燃煤污染物“近零排放”技术以及CCUS技术等。
美国于2014年5月发布《全面能源战略》，承诺在清洁煤技术方面投入近60亿美元，研发提高新建燃煤电厂效率和CO2捕集效率。2018年11月，美国能源部（Department of Energy，DOE）发布了“Coal FIRST”[灵活（flexible）、创新（innovative）、弹性（resilient）、小型（small）、变革（transformative）]计划，旨在开发先进煤电厂，提供安全、稳定、可靠的近零排放电力，煤炭燃烧后进行碳捕集是该计划的重要组成部分（何芳，2015）。
日本在2016年4月发布《能源环境技术创新战略2050》（エネルギー環境イノベーション戦略（案）），提出将要重点推进的五大技术创新领域，其中在CO2固定及有效利用领域，要开发先进高效的CO2分离、回收、循环利用技术[如碳捕集与封存（carbon capture and storage，CCS）、生物固碳和人工光合作用等]。预计到2040年，日本将严控煤炭消费和煤电规模，推动CCS技术的发展与煤电产业转型升级。
澳大利亚在1992年提出的“煤炭行业研究计划”（Australian CoalIndustry’s Research Program，ACARP）是煤炭开采业一项长期的科研协作计划，该计划在井工矿、露天矿、洗选、温室气体减排等方面的研究引领着煤炭行业的发展。预计到2040年，澳大利亚在煤炭领域的智能化、安全和清洁开采体系将更加完善。
（二）油气子领域
当前世界正经历百年未有之大变局，在能源结构加速转型与经济逆全球化趋势下，油气产业发展面临新的机遇和挑战。持续提升油气资源的开采效率和采出程度，积极拓展海域、非常规等新领域勘探与开发，探索人工智能、大数据技术在油气领域的应用，成为主要油气资源国和大型石油公司的重大发展战略和实施举措。
2000年来，DOE持续投资开发提高采收率的技术。2019年，DOE化石能源办公室拨款8800万美元用于加强油气采收技术的成本分摊研究和开发项目（赵纪东，2019），CO2驱油已成为美国**大提
目录
目录
总序 i
前言 vii
摘要 ix
**章 面向2040年能源与矿业领域世界工程科技发展态势 1
**节 世界能源与矿业领域工程科技发展状况及国际先进水平 1
第二节 面向 2040年能源与矿业领域工程科技发展趋势及影响 22
第二章 2040年中国能源与矿业领域科技与社会发展愿景及需求 34
**节 2040年中国能源与矿业领域经济社会发展预测及需求 34
第二节 2040年中国能源与矿业领域经济社会及科技发展愿景 46
第三章 中国能源与矿业领域工程科技技术预见及体系发展能力分析 53
**节 能源与矿业领域工程科技2040技术预见 53
第二节 能源与矿业领域工程科技体系发展能力分析 77
第四章 中国能源与矿业领域工程科技发展的战略构想 89
**节 发展思路 89
第二节 战略目标 90
第三节 总体架构 96
第五章 中国能源与矿业领域工程科技重点任务及发展路径 98
**节 重点任务 98
第二节 发展路线图 108
第六章 能源与矿业领域重大工程建议 121
**节 中西部煤炭绿色开发转化 121
第二节 油气储量发现与产能提升 122
第三节 打造透明电网技术，实现新型电力系统中电网全面
透明化 125
第四节 智能电工材料与重大装备的规模化应用 126
第五节 源网荷储协同发展体系建设 128
第六节 新一代固有安全、经济高效核电 130
第七节 可再生能源制氢及储-运-用综合能源系统 131
第八节 1.2MW海洋温差能综合利用 134
第九节 露天亿吨级智能连续采剥 135
第七章 能源与矿业领域重大工程科技项目建议 138
**节 “双碳”目标下煤炭智能绿色开发与清洁低碳利用
基础理论与关键技术 138
第二节 中国陆相页岩油规模效益勘探开发 140
第三节 以新能源为主的新型电力系统柔性构造理论与方法 142
第四节 高比例新能源系统的组网构建及运行控制方法 144
第五节 透明电网的基础理论体系与关键技术研究 145
第六节 超高通量快堆重大核科学装置建设 147
第七节 一体化闭式循环快堆核能系统建设 148
第八节 高效电氢耦合技术 150
第九节 紧缺战略性矿产找矿勘查 152
第十节 智能矿产资源调查与深部找矿关键技术研究 153
第十一节 超大规模露天采矿技术与装备 155
第八章 能源与矿业领域工程科技需求牵引的基础研究方向建议 157
第九章 能源与矿业领域推进措施及政策建议 165
参考文献 168
关键词索引 180
试读
**章面向2040年能源与矿业领域世界工程科技发展态势
科技创新是推动社会进步和经济发展的关键要素，能源和矿产资源作为社会发展的关键物质基础，其领域工程科技的发展对人类文明的进程有着深远的影响。当今世界，国际政治经济形势日趋严峻复杂，各国安全问题备受关注，绿色低碳成为全球共识，能源与矿业科技正在迎来前所未有的变革与机遇。世界各国纷纷围绕未来能源与矿产发展战略开展有组织的科技创新布局，以科技创新发展应对全球能源和资源挑战，确保经济社会的可持续发展。
**节世界能源与矿业领域工程科技发展状况及国际先进水平
为应对气候变化，绿色低碳发展成为必然路径。世界各国基于自身资源禀赋和技术优势，在煤炭、油气、电力、核能、可再生能源、非能源矿产勘查和非能源矿产开采等子领域，从战略高度实施了多项重大科技计划。在此过程中，领域科技创新成果不断涌现，绿色智能煤矿、新一代油气技术、智能电网、第四代核电及新一代核电技术、大兆瓦风机、高效光伏、找矿预测技术等具有重大产业变革前景的颠覆性技术应运而生，能源科技和装备快速迭代升级。
一、能源与矿业领域世界各国正在开展的重大科技计划及其预期成果能源与矿产资源是经济社会可持续发展的物质基础与基本动力源。当前，上一轮科技和产业革命所提供的动能已经接近尾声，传统经济体制和发展模式的潜能趋于消退，新一轮科技和产业革命正在创造历史性机遇，全球处于产业、经济和社会加速变革的时期。
在全球气候变化的大背景下，加快能源清洁低碳转型已成为国际社会的共识和全球发展趋势。在能源利用总量不断增长的同时，能源结构也在不断变化。据统计，2023年世界一次能源消费达211亿tce，其中石油占31.7%，煤炭占26.5%，天然气占23.3%，核能占4.0%，水能占6.4%，其他可再生能源占8.2%①（Energy Institute，2024）。相关研究表明，到2040年，世界能源需求仍将继续增长，而能源结构也将持续变化，其中非化石能源的比重将不断上升，预计到2040年，其在一次能源中的占比将从目前的18.2%提高到35%以上（IEA，2024a）。
世界主要国家和地区基于各自能源资源禀赋特点和技术优势，从能源战略的高度制定各种能源科技计划，如美国的《全面能源战略》（All of the Above Envergy Srtategy）、欧盟的《2050能源路线图》、日本的《面向2030年能源环境创新战略》（2030年エネルギー環境イノベーション戦略）②、俄罗斯的《2035年前能源战略》等。
（一）煤炭子领域
高效、节能、节水和清洁是煤炭利用的发展方向，积极开发新一代清洁、高效和污染物“近零排放”技术，实现CO2减排是世界燃煤发电技术发展的热点和难点。世界主要用煤国家均在致力于研发先进超超临界高效发电技术、700℃超超临界燃煤发电技术、IGCC技术、碳基固体氧化物燃料电池（solidoxidefuelcell，SOFC）高效发电技术、IGFC发电技术、燃煤污染物“近零排放”技术以及CCUS技术等。
美国于2014年5月发布《全面能源战略》，承诺在清洁煤技术方面投入近60亿美元，研发提高新建燃煤电厂效率和CO2捕集效率。2018年11月，美国能源部（Department of Energy，DOE）发布了“Coal FIRST”[灵活（flexible）、创新（innovative）、弹性（resilient）、小型（small）、变革（transformative）]计划，旨在开发先进煤电厂，提供安全、稳定、可靠的近零排放电力，煤炭燃烧后进行碳捕集是该计划的重要组成部分（何芳，2015）。
日本在2016年4月发布《能源环境技术创新战略2050》（エネルギー環境イノベーション戦略（案）），提出将要重点推进的五大技术创新领域，其中在CO2固定及有效利用领域，要开发先进高效的CO2分离、回收、循环利用技术[如碳捕集与封存（carbon capture and storage，CCS）、生物固碳和人工光合作用等]。预计到2040年，日本将严控煤炭消费和煤电规模，推动CCS技术的发展与煤电产业转型升级。
澳大利亚在1992年提出的“煤炭行业研究计划”（Australian CoalIndustry’s Research Program，ACARP）是煤炭开采业一项长期的科研协作计划，该计划在井工矿、露天矿、洗选、温室气体减排等方面的研究引领着煤炭行业的发展。预计到2040年，澳大利亚在煤炭领域的智能化、安全和清洁开采体系将更加完善。
（二）油气子领域
当前世界正经历百年未有之大变局，在能源结构加速转型与经济逆全球化趋势下，油气产业发展面临新的机遇和挑战。持续提升油气资源的开采效率和采出程度，积极拓展海域、非常规等新领域勘探与开发，探索人工智能、大数据技术在油气领域的应用，成为主要油气资源国和大型石油公司的重大发展战略和实施举措。
2000年来，DOE持续投资开发提高采收率的技术。2019年，DOE化石能源办公室拨款8800万美元用于加强油气采收技术的成本分摊研究和开发项目（赵纪东，2019），CO2驱油已成为美国**大提
