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金思宇/文 （中国智库高级研究员、远望智库产业顾问、泛亚智库学术委员会主任、国兴智库学术委员会委员） 当今世界，能源转型已超越单纯的环境议题，成为重塑全球竞争格局、保障国家战略安全、推动经济社会可持续发展的核心引擎。面对“双碳”目标的庄严承诺与能源自主可控的时代要求，中国正以前瞻布局和系统推进，在能源科技的“无人区”加快探索。未来的能源技术图景，绝非单一技术的线性突破，而将呈现出 “核聚变点火、氢能贯通、储能多元、数字赋能” 的立体化、融合式创新格局。这不仅关乎清洁电力的获取，更是一场关于能源体系智慧化、终端应用深度脱碳的全面革命。 一、 可控核聚变：从“科学幻想”迈向“工程现实”的世纪征程 可控核聚变被誉为人类能源的“终极梦想”，其商业化应用将从根本上解决能源的无限性与清洁性问题。当前，这项技术正经历从原理验证到工程化研发的关键转折。 ⑴ 关键节点与当前突破：我国在这一领域的进展令人瞩目。2025年，“中国环流三号”（HL-3）托卡马克装置已成功实现亿度级等离子体运行，标志着我国在高温高约束聚变等离子体物理研究方面步入世界前沿。与此同时，更紧凑、经济的新型聚变装置“夸父启明”也在加速建设，旨在探索不同的技术路径。根据国家层面规划，预计到2027年，中国将启动聚变燃烧实验，迈出实现能量净增益的关键一步；到2030年前后，将具备建造工程实验堆（即“聚变电厂原型”）的研发设计能力。 ⑵未来突破核心与挑战：实现聚变能源商业化，仍需攻克两大核心瓶颈。一是高性能高温超导磁体技术，这是约束上亿度高温等离子体的“磁笼”基础，其商业化制造与成本控制至关重要。二是氘氚燃料循环与耐辐照材料，涉及如何安全、高效地生产、处理聚变燃料，并开发出能承受极端中子辐照的新型结构材料。中国在超导材料、熔盐堆等领域的基础研究，为这些挑战提供了潜在解决方案。
⑶战略意义：一旦取得突破，聚变能源将提供几乎无限、零碳、固有安全的基 二、 氢能全产业链：从示范运行到规模化应用的“绿色桥梁” 氢能，特别是可再生能源制取的“绿氢”，是连接波动性可再生能源与工业、交通等难以电气化领域深度脱碳的不可或缺的桥梁。其产业化核心在于打通制、储、运、用全链条的经济性与可靠性。 ⑴制氢（源头绿化）：技术突破聚焦于降低绿电制氢成本。随着风电、光伏发电成本持续下降，电解水制氢技术的进步（如质子交换膜PEM电解槽效率提升、碱性电解槽AWE的大型化与动态响应能力增强）是决定性因素。目前，领先项目的绿氢成本已逼近2-2.5美元/千克的关键门槛。以宁夏宝丰能源为代表的“风光氢储一体化”大型示范项目，通过规模化、集成化生产，正在验证绿氢的经济可行性，为未来成为主流模式铺路。 ⑵储运（破解瓶颈）：氢的规模化储运是产业发展的最大挑战之一。技术正沿高压气态、低温液态、管道输送及有机载体等多路径突破。液氢储运技术进展显著，国内首台商用液氢罐车已下线，适用于大规模、远距离运输；IV型70MPa碳纤维缠绕储氢瓶的国产化与成本下降，将助力氢燃料电池重卡的长续航商业化。同时，在“西氢东送”等战略构想推动下，纯氢/掺氢管道输送技术规范与示范工程也在加速推进。 ⑶应用（终端拓展）：应用场景正从交通领域（重卡、公交、船舶）向工业领域纵深拓展。氢冶金（以氢代碳作为还原剂）是钢铁行业脱碳的根本路径之一，宝武、鞍钢等龙头企业已开展示范；在化工领域，绿氢替代灰氢用于合成氨、甲醇等生产，是实现流程再造的关键。中国氢能联盟预测，到2030年，我国氢能需求量将超过3500万吨，在终端能源体系中占比约为5%。 三、 储能技术：从“单一锂电”到“多元并进”的智慧储备 随着新能源渗透率急剧提升，储能成为新型电力系统的“稳定器”和“调节器”。技术路线正呈现百花齐放态势，以满足不同时长、不同场景的储能需求。 ⑴长时储能（4小时以上）：这是保障电力系统多日平衡与安全的核心。除抽水蓄能外，压缩空气储能（CAES） 和 液流电池 是两大重点方向。山东肥城利用盐穴建设的300MW级压缩空气储能电站，系统设计效率可达70%以上，展现了巨大潜力。全钒液流电池因其安全性高、循环寿命长，在大型电网侧储能项目中应用加速，关键技术在于降低电解液成本和提升功率密度。 ⑵中短时储能与新材料体系：锂离子电池仍主导当前市场，但资源瓶颈和安全性要求推动替代技术发展。钠离子电池凭借钠资源丰富、成本潜力大、低温性能好等优势，已进入规模化量产前夜。宁德时代、中科海钠等企业积极布局，预计将在储能、低速电动车、备用电源等领域形成对锂电池的有效补充或替代。根据行业分析，到2030年，钠离子电池在全球储能市场的份额有望达到10%-15%。 四、 地热与CCUS：地下空间的战略性开发利用 向地球深层要能源、要空间，是能源转型的重要维度。 ⑴深层地热：我国干热岩（EGS）资源潜力巨大，相当于860万亿吨标准煤。技术突破在于高效、经济的钻井与储层改造技术。目前，在青海共和盆地等地已实现干热岩试验性发电。未来规模化开发，可为区域提供稳定、不受天气影响的清洁热能与电力。 ⑵碳捕集、利用与封存（CCUS）：对于煤电、钢铁、水泥等难以完全替代的排放源，CCUS是实现碳中和的“托底”技术。当前技术攻关聚焦于降低捕集能耗与成本（如新型吸收剂、膜分离技术），以及探索大规模、安全的封存路径。海底地质封存被视为极具潜力的方向，中国已在珠江口盆地等地开展相关研究和试验。国际能源署（IEA）指出，到2050年全球碳中和情景下，CCUS需捕集约76亿吨二氧化碳，其规模扩张离不开技术的快速进步与成本的大幅下降。 未来能源技术发展路径与系统融合 技术领域 核心突破点 预期关键应用场景 “十五五”期间发展态势 可控核聚变 高温超导磁体、氘氚燃烧实验、耐辐照材料 未来基荷电力供应（终极能源） 完成燃烧实验，具备工程实验堆设计能力，从跟跑到部分领跑。 氢能 低成本PEM/AWE电解槽、液氢储运、IV型储氢瓶、氢冶金 重卡/船舶交通、钢铁/化工原料、长时储能 绿氢成本逼近平价，产业链核心装备自主化，跨区域输氢示范展开。 新型储能 压缩空气储能系统效率、全钒液流电池电堆成本、钠离子电池循环寿命 电网侧大规模调峰、新能源配套储能、工商业储能 多种技术路线实现百MW级项目示范，钠离子电池实现GWh级产能。 数字能源 电网数字孪生精度与实时性、AI调度算法、虚拟电厂聚合能力 新型电力系统全景监控与仿真、源网荷储协同优化、分布式资源聚合交易 省级以上电网核心环节实现数字孪生覆盖，虚拟电厂参与现货市场。 五、 技术突破背后的“系统思维”：融合与智能是灵魂 未来的能源创新，绝非孤立技术的堆砌，而是深植于 “融合化”与“智能化” 的系统思维之中。 1. 能源+数字化（智能）：未来的能源系统将是一个由数据驱动、AI优化的巨大复杂系统。数字孪生技术为物理电网创建1:1的虚拟镜像，可实现极端天气预警、设备故障预测、新能源发电超短期精准预测。AI调度算法如同电网的“自动驾驶”系统，能实时平衡海量分布式电源与多元负荷。国家电网已在北京、江苏等地部署数字孪生电网平台，提升了电网安全运行水平和新能源消纳能力。 2. 能源+材料科学（基础）：几乎所有能源技术的飞跃都离不开材料的突破。无论是核聚变装置中耐受极端环境的等离子体面向材料，还是电池中提升能量密度与安全性的新型固态电解质，抑或是高效低成本的电解水制氢催化剂，材料科学的进步是能源技术爆发的底层支撑。 权威观点洞察：正如中国工程院院士杜祥琬所言：“构建新型能源体系必须依靠科技创新，特别是颠覆性技术的突破。我们要在清洁低碳、安全高效的主方向上，进行多技术路线的探索和储备。”欧阳明高院士也强调：“氢能储能是未来能源体系的集中关键技术，需要从国家层面进行系统性布局和全链条创新。” 结语：抢占制高点，惠及亿万家 总结而言，面向未来的能源技术突破，正围绕 “无限能源”（核聚变）与 “灵活能源”（氢能与多元储能）两大核心命题展开。这场波澜壮阔的技术革命，其意义远超应对气候变化本身。它关乎国家能否在新一轮全球产业与科技竞争中抢占制高点，能否筑牢能源安全的防线，能否培育出引领世界的绿色生产力。 对于我们每个人而言，这些看似高远的“黑科技”，其最终归宿是转化为更稳定廉价的电力、更清洁宜居的空气、更绿色低碳的交通与产品，以及由此催生的全新产业与就业机会。从实验室的聚变之光，到飞驰的氢能重卡，再到智能电网中流淌的绿色电流，一幅由技术驱动的、更可持续、更繁荣的未来图景正在清晰展开。中国在这场能源革命中的进取与实践，不仅将贡献于自身的现代化，也将为全球的可持续发展提供至关重要的“中国方案”与“中国技术”。 |
