国家能源科技“十二五”规划(摘要)

一 前 言

《国家能源科技“十二五”规划(2011～2015)》(以下简称《规划》)分析了能源科技发展形势，以加快转变能源发展方式为主线，以增强自主创新能力为着力点，规划能源新技术的研发和应用，用无限的科技力量解决有限能源和资源的约束，着力提高能源资源开发、转化和利用效率，充分运用可再生能源技术，推动能源生产和利用方式的变革。

按照能源生产与供应产业链中技术的相近和相关性，《规划》划分了4个重点技术领域：勘探与开采技术、加工与转化技术、发电与输配电技术和新能源技术，并将“提效优先”的原则贯穿至各重点技术领域的规划与实施之中。

二 能源科技的发展形势

1 世界能源科技发展形势

在风力发电方面，风电机组朝着大型化、高效率的方向发展。已运行的风电机组单机最大容量达到7MW，正在研制10MW以上风电机组；海上风电已解决机组安装、电力传输、机组防腐蚀等技术难题。

在太阳能发电方面，太阳能利用向采集、存储、利用的一体化方向发展。光伏并网逆变器单机最大容量超过1MW，光伏自动向日跟踪装置已大量应用；以光伏发电产生动力的太阳能飞机已成功实现昼夜飞行；太阳能热发电则以大规模吸热和储热作为关键技术。

在生物质能应用方面，生物质发电技术向与高附加值生物质资源利用相结合的多联产方向发展；混烧生物质比例达到20%的600MW级发电机组已成功应用；生物燃气技术向多元原料共发酵方向发展；直燃热利用向高品质生物燃气产品发展；燃料乙醇技术向原料多元化发展；生物柴油技术向以产油微藻及燃料油植物资源为原料的方向发展。

2 我国能源科技发展形势

在风力发电方面，风电机组主要采用变桨、变速技术，并结合国情开发了低温、抗风沙、抗盐雾等技术。3MW海上双馈式风电机组已小批量应用，6MW机组已经下线。

在太阳能发电方面，已形成以晶硅太阳电池为主的产业集群，生产设备部分实现国产化；薄膜太阳电池技术已开始产业化。已掌握10MW级并网光伏发电系统设计集成技术，研制成功500kW级光伏并网逆变器、光伏自动跟踪装置、数据采集与远程监控系统等关键设备。太阳能热发电技术在塔式、槽式热发电和太阳能低温循环发电等方面取得了重要成果。

在生物质能应用方面，生物质直燃发电和气化发电都已初步实现了产业化，单厂最大规模分别达到25MW和5MW；以木薯等非粮作物为原料的燃料乙醇技术正在起步应用，已建成年产20万吨燃料乙醇的示范工厂；生物柴油技术已进入产业示范阶段；大中型沼气工程工艺技术已日趋成熟。生物质的直接、间接液化生产液体燃料技术准备进行工业示范。

三 指导思想和发展目标

1 2015年能源科技发展目标

新能源技术领域。掌握 6～10MW 风电机组整机及关键部件的设计制造技术，实现海基和陆基风电的产业化应用。提高太阳电池效率，并实现低成本、大规模的产业化应用，发展 100MW 级具有自主知识产权的多种太阳能集成与并网运行技术。开发储能和多能互补系统的关键技术，实现可再生能源的稳定运行。开发以木质纤维素为原料生产乙醇、丁醇等液体燃料及适应多种非粮原料的先进生物燃料产业化关键技术，实施二代燃料乙醇技术工程示范，开发农业废弃物生物燃气高效制备及其综合利用关键技术，进行日产5000～10000m3生物燃气规模化示范应用。

2 2020年能源科技发展目标

新能源技术领域。风电机组整机及关键部件的设计制造技术达到国际先进水平；发展以光伏发电为代表的分布式、间歇式能源系统，光伏发电成本降低到与常规电力相当，发展百万千瓦光伏发电集成及装备技术；开展多塔超临界太阳能热发电技术的研究，实现300MW超临界太阳能热发电机组的商业应用；实现先进生物燃料技术产业化及高值化综合利用。

四 重点任务

1 MW级超导储能系统

目标：研发1～10MW超导储能系统关键装置，实现并网运行；形成超导储能系列自主知识产权。

研究内容：快速充放电超导磁体系统的优化设计和制造；电力电子系统的设计和制造；快速测量控制和在线检测系统；超导储能系统的集成和并网技术；超导储能系统在风电场的中优化控制策略和分布式超导储能系统在大规模风力发电场中的优化配置等。

起止时间：2011～2018年

2 MW级钠硫电池储能系统

目标：研发适合规模化核心材料及电池的低成本制造技术，实现大容量储能钠硫电池的国产化。

研究内容：低成本连续化电解质陶瓷制造技术以及批量化电池组合与组装技术；大功率电池模块的热效应与热平衡技术；电池管理系统(BMS)与MW级过程控制系统(PCS)的耦合特性；MW级储能系统稳定可再生能源发电的并网运行策略设计及运行试验。

起止时间：2011～2015年

3 MW级液流储能电池系统

目标：研制20kW级液流储能电池模块，集成、制造输出功率为MW级的液流储能电池系统。

研究内容：20kW级电池模块结极设计、过程强化、工程放大与制造技术；MW级电池系统集成技术、运行控制策略和BMS；电池模块及电池系统批量化制造技术；液流储能电池产业化生产装备；液流储能电池系统耦合及控制技术及MW级电池系统在太阳能光伏发电、风力发电、备用电站等领域的应用。

起止时间：2011～2015年

4 新能源接入设备研发平台

目标：突破大功率风电变流装置、光电逆变装置、惯性储能系统、新能源发电接入控制和能量管理等关键核心技术，实现技术的工程化和产业化；建成具有国际先进水平的新能源接入研究基地。

建设与研发内容：风力发电变流装置实验平台；太阳能光伏发电系统实验平台；大容量惯性储能系统实验平台；新能源发电接入能量控制与管理技术实验平台；3MW和500kW级风力发电接入变流器实验研究系统；全功率型光伏发电逆变器实验研究系统；惯性储能系统充放电试验装置；电工材料电磁性能试验测试装置；MW级高速电动/发电机及能量变换器试验装置。

5 大型风电并网系统研发平台

目标：建立完善的风电并网仿真研发平台，为研究大规模风电并网问题提供技术手段；掌握风电机组试验检测和风电场并网检测技术，为开展风电机组型式认证和风电入网检测提供技术支持；建设国家级风电试验基地，满足开展风电机组检测认证的要求。

建设与研发内容：风电基础研究，包括风电仿真研究平台、风能实时监测和风电功率预测研究平台、风电调度决策支持研究平台的建设；移动式风电检测技术，包括风电机组特性检测技术和风电场并网特性检测技术；试验基地建设，重点是风/光/储联合发电试验系统开发、风/光/储系统协调运行、黑启动以及电池储能系统平稳风电机组(集群)输出技术。

6 大型风力发电关键技术

目标：研发具有自主知识产权的大型陆上及海上风力发电关键技术。

研究内容：大型陆上与海上风电机组关键控制技术；翼型设计与叶片优化设计技术；大功率中高速比齿轮箱设计技术；大型风力发电机设计与优化技术；大型风电机组整机与关键部件的检测技术；载荷分析与抗疲劳设计技术；大型风电机组在极端情况(台风、强风沙、低温及腐蚀等)下的应对技术；大型风电机组电网适应性控制技术。

起止时间：2011～2015年

7 大型风电场资源评估及监控技术

目标：掌握适合我国国情的大型风电场资源评估技术以及监控技术。

研究内容：适合我国地域及风资源特点的大型风电场资源评估、风能预测及微观选址技术；具有自主知识产权的大型风电场的中央集群监控和异地远程实时监控技术及风电场级的调节控制技术；与现代控制理论相结合的大型风电场机组优化调度技术。

起止时间：2011～2015年

8 大型风电机组

目标：研制出具有自主知识产权的6～10MW陆地(近海)风电机组及关键部件。

研究内容：6～10MW陆地(近海)变速恒频风电机组(双馈式和直驱式)的整机制造技术；控制系统、变流器、变桨距系统、齿轮箱、叶片、发电机和轴承等关键部件的制造技术；具有自主知识产权的大型风电机组制造的关键技术。

起止时间：2011～2017年

9 风电技术及装备研发平台

目标：建立国际一流的风电技术及装备研发机构，研制出全球领先的风电装备，实现规模化生产。攻克超大型风电机组关键技术难题，形成大型风电机组关键部件的制造能力。成为在风电技术研究与制造领域有影响的国际合作科研平台和风电技术研究基地。

建设与研发内容：海上及潮间带风电机组研制；超大功率风电机组及关键部件测试试验技术装备研制及工程应用；海上风电接入技术；海上及潮间带风电机组运输、安装、服务一体化技术装备研发；适合中国风资源特点的风力机专用翼型；反映中国气候与地理特点的风资源评估与风电场优化设计技术；新概念智能叶片；永磁同步风力发电机；双馈风力发电机；MW级低风速直驱式风力发电机产业化关键技术；风力发电机全功率和可靠性试验方法及试验平台。

10 风电运营技术研发平台

目标：解决风电运营及保障中的重大技术问题，形成国内领先、国际一流风电运营技术研发基地。

建设与研发内容：风电场功率预测技术；风电场无功补偿技术；风电场状态监测技术；风电场自然灾害防护技术；风电机组运行性能测试技术；海上风电场运营关键技术；大型风电场群优化运营技术；风电场电网接入自适应技术。

11 大规模太阳光伏系统技术

目标：掌握不同类型光伏发电系统设计集成、运行控制及保护技术。

研究内容：大型地面光伏系统、光伏建筑一体化系统的设计集成技术；光伏并网发电技术，包括光伏并网逆变技术、低电压耐受技术、有功/无功自动调节技术、适应不同种类光伏组件性能的逆变技术等；光伏电站数据采集与进程监控技术，包括与电力系统监控平台的数据通讯技术，遥测、遥信、遥控技术等；光伏电站安全保护技术，包括孤岛防护、逆功率保护、光伏电站保护与电网保护的协调配合技术；光伏微电网技术，包括微网运行控制技术、微网与公共电网之间的能量交互管理技术等。

起止时间：2011～2015年

12 大规模太阳能热发电技术

目标：掌握基于5MW单塔的多塔开网联技术，完成50MW槽式太阳能热发电系统及关键部件的设计与优化。

研究内容：太阳能塔式热发电技术，包括5MW吸热器、低成本定日镜、600℃大规模低成本储能技术，大规模塔镜场的优化排布技术，多塔集成调控技术，大规模电站的设计集成和调试技术；槽式太阳能热发电技术，包括不同聚光、吸热、蓄热和热功等能量传递及转化系统的集成应用特性，光－热－电转换关键部件设计方法，太阳能热发电系统的运行和测试。

起止时间：2011～2015年

13 太阳电池及产业链生产设备

目标：掌握效率20%以上的低成本晶体硅太阳电池及产业化技术，实现先进薄膜太阳电池的产业化，研制出产业链关键设备。

研究内容：低成本太阳级硅大规模制备技术，包括低能耗、低污染和高安全性的多晶硅材料提纯与硅锭制备技术及装备，低能耗、薄片化硅片切割与快速分检技术及装备等；高效晶硅电池低成本产业化技术，包括以高效率和低成本为目标的晶体硅电池产业化新工艺与生产设备，新型电池结构和制造工艺，特殊用途的电池结构和制造工艺；薄膜太阳电池制备及产业化技术，包括以低成本、低污染、高效率和长寿命为目标的硅基薄膜电池、碲化镉薄膜电池、铜铟镓硒薄膜电池、染料敏化电池的规模化生产技术及关键设备。

起止时间：2011～2015年

14 太阳光伏发电系统关键设备

目标：研制出1MW以上的大功率光伏并网逆变设备，实现具有自主知识产权的光伏系统关键设备的产业化。

研究内容：光伏逆变设备产业化技术与装备，包括1MW以上光伏并网逆变器和MW级多运行模式光伏逆变器；多种非聚光太阳光伏自动跟踪技术与装备，包括大功率的水平单轴跟踪、倾斜单轴跟踪和双轴跟踪的关键技术及装备；多种聚光光伏技术与装备，包括聚光太阳电池、平板反射聚光技术、透射式聚光技术和抛物聚光技术及装备。

起止时间：2011～2016年

15 大规模并网光伏发电系统示范工程

目标：建设100MW级与公共电网并网的光伏示范电站、10MW级用户侧并网的光伏示范系统，为我国大规模推广光伏系统提供实践经验。

研究内容：100MW级集中并网光伏电站示范工程，包括先进的太阳光伏跟踪系统、聚光光伏系统、光伏并网逆变器，掌握平衡部件运行特性、光伏电站整体运行特性以及接入电网的特性；10MW级用户侧并网光伏发电示范系统，包括光伏与建筑结合系统的设计和安装示范，掌握建筑用光伏组件及其它平衡部件应用特性、用户侧光伏发电特性与管理模式。

起止时间：2011～2015年

16 大规模太阳能热发电示范工程

目标：建设300MW级槽式太阳能与火电互补示范电站和50MW级槽式、100MW多塔并联的太阳能热发电示范电站，解决从聚光集热到热功转换等一系列关键技术问题。

研究内容：300MW级槽式太阳能与火电互补示范工程，包括高精度、低成本太阳能集热器及其工艺、太阳能给水加热器，太阳能集热与汽机控制运行特性；50MW槽式太阳能热发电示范工程，包括高温真空管、高尺寸精度的硼硅玻璃管、高反射率热弯钢化玻璃、耐高温的高效光学选择性吸收涂层等设备生产工艺，槽式电站设计集成技术示范；100MW多塔并联太阳能热发电示范工程，包括5MW吸热器、定日镜、储热装置的现场实验，大规模塔镜场的优化排布技术，多塔集成调控技术，电站调试与运营技术示范。

起止时间：2012～2017年

17 太阳能发电技术研发平台

目标：建成我国权威的太阳能发电研究检测机构，成为世界一流的太阳能发电技术研究中心、太阳能光伏发电系统并网检测中心、太阳能光伏发电产品检测中心、太阳能光伏发电产业技术支持中心和太阳能技术交流中心，促进我国太阳能发电技术进步。

建设与研发内容：太阳能发电技术，建立并网仿真研究平台、运行数据库及数据处理平台和规划设计平台；并网光伏电站移动检测技术，建立接入380V的小型光伏电站移动检测平台和接入10kV以上电压等级的大中型光伏电站移动检测平台；光伏系统并网试验检测技术。

18 与大电网并网的风/光/储互补示范工程

目标：建设100MW级风/光/储互补发电示范工程，掌握新设备和新技术的应用特性，为我国推广风/光/储互补发电系统积累经验。

研究内容：大型风电场与大型光伏电站互补运行特性，包括风电与光电的功率互补特性与能量互补特性、不同跟踪形式光伏电站与大型风电机组的相互影响、大规模储能系统运行特性等；大型风/光/储互补发电系统接入电网特性，包括互补电站输变电系统的实际利用率、对电网动态与静态安全稳定性影响、发电性能统计评价等。

起止时间：2011～2016年

19 水/光/储互补发电系统示范工程

目标：建设10MW级自治运行的水/光/储互补发电系统示范工程，掌握新技术、新装备及系统的实际运行规律，为我国发展水/光/储互补发电系统提供实践经验与技术支持。

研究内容：自治运行的水/光/储互补发电系统关键设备技术；自同步电压源型逆变器、大功率高效储能系统控制器、光伏电站综合自动化系统及能量管理系统等新型设备；10MW级自治运行的水/光/储互补示范电站；新技术、新装备的实际运行特性；运行模式、控制策略及系统稳定性的现场试验验证与长期运行考核。

起止时间：2011～2016年

20 总能系统与分布式能源技术研发平台

目标：解决能源利用中各种形式能量转换的关键技术与系统集成问题，致力于分布式供能系统的开拓创新，实现关键技术的突破，并进行分布式能源行业规范与国家相关政策的研究，引导分布式能源行业的健康有序发展。成为国内领先、国际先进的多能源综合利用研发与实验中心。

建设与研发内容：分布式冷热电联产、多能源互补等新型能源动力系统集成技术；分布式冷热电联产关键设备；系统单元中化学能与物理能综合梯级利用技术；分布式供能系统与集中大电网互补的技术途径；分布式供能系统与风能、太阳能和生物质能等能源的互补技术；建设余热利用技术实验室、储能技术研究实验室、系统集成技术研究实验室、系统测试技术研究实验室和关键动力技术研究实验室；天然气分布式能源系统集成技术。

21 生物燃气高效制备及综合利用技术

目标：实现生物质燃气的高效生产与高值化利用，形成自主知识产权的关键技术。

研究内容：高浓度、混合原料的湿发酵、干发酵技术；大型沼气及热电联供技术；高效热解气化技术；燃气净化及高值化利用技术。

起止时间：2011～2015年

22 生物质制备液体燃料技术

目标：掌握具有自主知识产权的非粮燃料乙醇高效生产技术，以木质纤维素为原料生产乙醇、丁醇等液体燃料的关键技术，以及高效多原料生物柴油、航空生物燃料清洁生产的关键技术。

研究内容：非粮燃料乙醇高效生产关键技术；纤维素乙醇、丁醇等制备技术；生物质气化合成醇醚技术；生物质热解液化技术；生物质直接催化转化制备烃类燃料技术；生物柴油清洁生产技术；过程的废水、废渣处理和综合利用技术。

起止时间：2011～2018年

23 非粮生物质原料专用机械设备

目标：研制符合国情并具有自主知识产权的非粮生物质原料种(养)植、采收、储运及初加工的专用系列机械设备，实现非粮生物质原料专用机械的规模化生产。

研究内容：能源作物边际地种植机械、能源藻类养殖专用系统设备(如光反应器)等；非粮生物质原料收集装备，包括能源作物收获机械、能源林木采收装备、秸秆收获机械和码垛装载机械、能源藻类收集机械等；非粮生物质原料初加工装备，包括纤维素原料预处理技术与专用设备、淀粉质原料(如木薯、菊芋、粉葛等)输送－净化－粉碎设备、糖质原料(如甜高粱茎秆)保鲜储藏及糖汁液提取及预处理技术及专用设备、林木油料种子预处理及油脂提炼技术与专用设备、工程油藻脱水及油脂提取技术与专用设备等。

起止时间：2011～2016年

24 非粮燃料乙醇加工转化成套技术装备

目标：开收具有自主知识产权的5万吨级以上规模纤维素、糖类原料(如甜高粱茎秆)燃料乙醇成套技术装备并实现产业化；实现10万吨级及以上淀粉质燃料乙醇成套技术装备的工程技术创新。

研究内容：纤维素、半纤维素水解技术装备；适应不同原料的新型生物反应器；燃料乙醇清洁生产技术及装备；高效乙醇分离浓缩技术及设备；高效热交换、热回收技术与设备；污水处理技术与设备；副产物资源化利用技术装备；醇电联产装备。

起止时间：2011～2016年

25 纤维素水解制备液体燃料及其综合利用示范工程

目标：建设万吨级纤维素水解制备液体燃料及其醇电联产综合利用示范工程，实现纤维素乙醇、丁醇的清洁生产和能量自给。

研究内容：原料的高效预处理技术和低成本降解技术；水解液发酵制乙醇技术；水解液发酵制丁醇技术；原料全株综合利用与生物炼制技术；水解液重整合成生物液体烷烃技术；废水高效利用能源微藻培养技术；废渣催化转化液体烷烃技术。

起止日期：2011～2016年

26 生物质热化学转化制备液体燃料及多联产示范工程

目标：建设拥有完全自主知识产权的万吨级生物质热化学转化制备液体燃料及热、电、化学品等多联产系统示范工程，降低液体燃料的生产成本，提高生物质资源化利用率和附加值。

研究内容：大型生物质气化技术；先进高效净化与组分调变一体化技术；一步法DME合成及分离提纯技术；快速热解生物油生产技术；生物油炼制加工催化剂及相应的反应精馏分离技术；利用生物质直接生产高效内燃机燃料技术；生物油制备合成气生产液体燃料技术。

起止日期：2011～2015年

27 农业废弃物制备生物燃气及其综合利用示范工程

目标：建设日产5000～10000m3农业废弃物制备生物燃气及其综合利用示范工程，制定相关的技术标准。

研究内容：农业废弃物(畜禽粪便、作物秸秆或农业加工废弃物等)高效制备甲烷化生物燃气技术；生物燃气净化提质技术；秸秆热化学转化合成车用燃气技术；生物燃气制备车用燃气研究与示范应用。

起止日期：2011～2015年

28 生物液体燃料技术研发平台

目标：建设生物液体燃料研发中心、非粮生物质原料研发中心及生物质醇电联产研发中心，成为生物液体燃料领域技术合作开发平台和科技人才创新基地；形成具有自主知识产权和国际竞争力的纤维素乙醇生产技术，支撑我国生物液体燃料的发展。

建设与研发内容：万吨级纤维素乙醇成套技术工艺包；纤维素乙醇工艺开发及万吨级示范装置；新型工业微生物技术；秸秆收集、储运技术与装备；秸秆预处理技术与装备；纤维素酶制剂及水解技术；纤维素乙醇发酵技术；碳五糖发酵生产乙醇技术；纤维素乙醇废水处理技术；木质素综合利用技术。