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研究报告 | 世界能源技术创新方向及发展趋势

来源:能源研究俱乐部 | 作者:能源研究俱乐部 | 2020年8月11日() | 打印内容 打印内容

日本的燃料电池产业坚持面向家庭,且在技术上持续推进。在国家层面,政府以向新能源产业技术综合开发机构(NEDO)投入专项科研经费为主,设定核心技术应达到的相应指标,并将指标进行分解,对承担课题研究的单位定期进行评估,以实现氢能发展目标。研究机构在氢燃料电池领域建立了持续的研发体系,很多大学持续参与氢能研究已达50年,在关键技术包括极板、膜电极、电子材料等方面都有庞大的研发团队。在企业层面,根据氢燃料电池技术状况、氢来源的便利性以及成本、市场需求等,不断完善氢燃料电池家庭应用产品,松下、东芝、日立等机电一体化企业在十年前已开始了应用端的实证研究,积极占领研发成果制高点。降低制氢成本方面,2019年,日本物质材料研究机构(NIMS)与东京大学和广岛大学合作,通过开发2030年前后完全可能研制出实用化的、放电较慢但成本低廉的蓄电池,日本有望实现每立方米为17~27日元(约1.04~1.64元人民币)的制氢成本。

三、前沿技术最新动态与重要成果

(一)油气勘探开发与利用技术

1.地下原位改质技术

地下原位改质是通过对地下储层进行高温加热,将固体干酪根转换为轻质液态烃,再通过传统工艺将液态烃从地下开采出来的方法。该技术具有不受地质条件限制、地下转化轻质油、高采出程度、低污染等优点,一旦规模化应用,将对重质油、页岩油和油页岩开采具有革命性意义。壳牌公司地下原位改质技术采用小间距井下电加热器,循序均匀地将地层加热到转化温度。该技术通过缓慢加热提升产出油气的质量,相对于其他工艺可以回收埋藏极深的岩层中的页岩油,同时省去地下燃烧过程,减少地表污染,降低对环境的危害。为了避免地下水污染,壳牌公司开发了独有的冷冻墙技术,可有效避免生产区域在页岩加热、油气采出和后期清理过程中地下水的侵入。

2.废弃油田再利用技术

俄罗斯秋明国立大学将物理化学开采方法与微乳液驱油技术相结合,开发出一种从废弃的油田中开采石油的方法。微乳液驱油依靠的是重量和粘度,是当今最有效的驱油技术。微乳液比石油重,不与之混合,驱油时会把石油推到表面。但其对侵蚀性的现实条件(沉积物的温度和硬度)非常敏感,会失去实验中的理想特性。

3.高精准智能压裂技术

近年来,水平井分段压裂呈现压裂段数越来越多、支撑剂和压裂液用量越来越大的趋势。从长远看,实现压裂段数少、精、准,才是水力压裂技术的理想目标。目前业界正在探索大数据、人工智能指导下的高精准压裂技术和布缝优化技术,但是真正能够“闻着气味”走的压裂技术还有待研究和突破。美国Quantico能源公司利用人工智能技术,将静态模型与地球物理解释紧密耦合,对不良数据进行质量控制,形成高精度预测模型,用于压裂设计,在二叠盆地和巴肯油田的100多口油井中使用后,与邻井对比结果表明,优化后的完井方案不仅可以使产量提高10%~40%,还能有效降低整体压裂作业成本。随着“甜点”识别、压裂监测技术和人工智能技术的发展,未来高精准智能压裂技术有望实现每一级压裂都压在油气“甜点”上,可有效提高储层钻遇率和油气产量,降低开发成本,降本增效意义重大。

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