书名：低碳能源技术前沿追踪的方法与应用
作者：周忠科、张忠友、王晋伟
ISBN：978-7-5164-2834-4
出版社：企业管理出版社
出版日期：2023.10
在习近平新时代中国特色社会主义思想的指引下,能源领域深入推进能源革命并落实“四个革命,一个合作”能源安全战略。本书积极响应国家能源技术革命的重大战略需求,紧密结合国家能源集团业务板块,提升科技生产力,为集团中长期发展谋篇布局,开展先进低碳能源技术的前沿追踪预测研究,以期有力支撑国家能源集团的可持续发展和科技转型,为中长期战略提供支撑。本书兼具学术与实践价值,汇总了因应国家重大需求的低碳能源技术应用基础研究成果。本书紧密围绕“先进低碳能源技术的前沿追踪预测研究”,依次开展“理论基础—方法框架—应用实践”的系统分析,通过全流程、递进式的研究,力图识别低碳能源技术的研究前沿成果和发展方向,并将理论方法引入国家能源集团,服务于集团的低碳能源技术布局。本书综合使用管理科学理论与方法,基于系统工程思维,开展了以下创新性研究。第一部分:梳理了先进低碳能源技术前沿追踪预测的理论与方法,提出“先进低碳能源技术前沿追踪预测的决策支持系统”的总体设计。在这一部分,介绍了本书的研究背景和整体思路,界定了研究对象,提出了低碳能源技术追踪预测的“四驱理论”,揭示了低碳能源技术追踪预测方法体系的演变规律,构建了“先进低碳能源技术前沿追踪预测的决策支持系统”。第二部分:使用网络分析和聚类分析技术,识别出风能、光能、储能、氢能、核能、地热能、生物质能、水力发电、海洋能、节能增效技术、原料替代技术、燃料替代技术、非CO2减排技术、CCUS(碳捕集、利用与封存技术)、生物工程固碳技术、能源互联网这16个领域的低碳能源技术前沿。在这一部分,研究基于2011—2020年先进低碳能源技术文献的相关数据,分别从先进低碳能源技术相关研究的时间分布态势、空间分布态势、国际合作研究现状、研究热点、研究前沿的视角,分析梳理先进低碳能源技术的研究现状,进一步揭示了先进低碳能源技术的发展轨迹、研究前沿。第三部分:使用数据挖掘技术和Logistic回归,预测低碳能源技术前沿的发展趋势。在这一部分,利用信息采集、数据挖掘、情报加工、科学计量等工具,针对本书关注的16类低碳能源技术,系统地开展前沿技术跟踪、监测、分析、预警、评价等研究工作,从而深入了解低碳能源领域国内外前沿技术时空发展态势、热点技术领域、前沿技术生命周期及国内外创新对比。第四部分:基于本项目研发的低碳能源技术追踪预测方法,在国家能源集团的绿色转型重点领域开展应用研究,揭示风能、光能、传统火电转型升级、储能、氢能、智能采矿和煤化工这7个领域中低碳能源技术的研究前沿和发展趋势。结果表明,风能技术的研究前沿(6个)定位在:(1)风能与其他能源耦合发电技术;(2)风力发电技术;(3)发电机技术;(4)能源管理技术;(5)风能预测技术;(6)风能对经济影响的评估技术。光能技术的研究前沿(4个)定位在:(1)太阳能光热转化技术;(2)太阳能光化学转化技术;(3)太阳能光电转化技术;(4)光能存储系统的管理技术。传统火电转型升级技术的研究前沿(4个)定位在:(1)燃煤电厂与其他清洁能源的耦合发电技术;(2)中国低碳电力调度技术;(3)燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集技术;(4)燃煤电厂燃烧后其他污染物的处理技术。储能技术的研究前沿(4个)定位在:(1)微电网储能技术;(2)热储存技术;(3)电磁储能技术;(4)电化学储能技术。氢能技术的研究前沿(5个)定位在:(1)生物制氢技术;(2)电解水制氢技术;(3)光催化分解水制氢技术;(4)储氢技术;(5)氢能发电技术。智能采矿技术的研究前沿(4个)定位在:(1)新兴技术在智慧采矿中的应用;(2)智能化控制技术在矿井排水系统中的应用;(3)智能采矿废弃物的再利用技术;(4)采矿的废弃物在工业领域的应用。煤化工技术的研究前沿(4个)定位在:(1)煤气化技术及其废水处理;(2)煤焦油处理技术;(3)煤焦油所产生的二氧化碳的捕集技术;(4)煤化工行业低碳及其评估。第五部分:对国家能源集团低碳能源技术布局进行政策研究,总结项目研究的主要结论,并提出相应的政策建议。本书提出的政策建议包括:(1)加强低碳能源技术的追踪预测研究;(2)关注海上风电开发,特别是深海浮风技术;(3)耦合太阳能和农业生产,注重太阳能系统的景观设计;(4)将先进化石燃料发电技术作为转型优先选项,加快国际合作研发;(5)注重开发颠覆性储能电池,加强材质、寿命、容量的突破创新;(6)研发低成本、多元化制氢,探索多产业、大规模用氢;(7)探索更多新技术与采矿技术集成,注重平衡安全、效率和低碳等因素;(8)重视煤炭绿色深加工利用,加强煤化工和关联产业融合发展。本书系统深入开展“先进低碳能源技术的前沿追踪与预测研究”,构建了具有自主知识产权的“能源技术追踪预测系统”关键技术,具体创新点体现在:(1)揭示了“先进低碳能源技术的前沿追踪预测”的理论基础和方法体系演变规律,研发了可以流程化作业的决策支持系统;(2)探索了大数据和人工智能技术在“先进低碳能源技术前沿追踪预测”实践中的应用,进一步提升“先进低碳能源技术追踪预测”的速度和智能化。本书为国家能源集团的低碳能源技术布局提供了新技术和新思路,并可以拓展应用于相关能源企业的低碳技术管理实践。受限于研究者的时间、精力和经验水平,本书仍然存在一些不足和局限,需要在未来的研究中不断完善。