2016年世界科技发展回顾(能源环保篇)

2016年,世界科技发展,

    能源 环保     

    美国

新型电池研究成果丰硕;氢能技术开发有突破;核能、太阳能等领域亦有新成果。

刘海英(本报驻美国记者)2016年,美国科学家在新型电池领域研究成果丰硕:开发出可在0℃下高效运行、有快速自发热功能的锂离子电池和能附着在许多物体之上的超轻薄柔性太阳能电池;研制出以金纳米线为材料可反复充放电数万次的新型纳米电池,以及能廉价高效将二氧化碳转化成碳氢化合物燃料的新型太阳能电池。此外,在新型电池基础研究方面的成果还包括:发现加热铁锈之类金属氧化物,可提升特定太阳能电池转换效率和储能效率;发现钙可以作为三层液态金属电池的重要原料;提出“亲锂性”概念,制备出可大大提高锂电池性能的复合金属锂电极;证明使用太阳热光伏设备有望使太阳能电池光电转化效率突破理论限制;开发出可观察锂离子电池充放电时内部粒子运动的新型X射线显微镜技术。

在氢能技术开发方面,科学家设计出以钙钛矿太阳能电池驱动的光解水复合体系,可使光解水制氢的转化效率提高两倍;发现了一种由钼硒化硫和多孔硒化镍组成的新型复合催化剂,能使水制氢效率达实用水平;开发出成本相对低廉的电解水催化剂,同样有助于高效制氢。

在核能领域,科学家在阿尔卡特C-Mod托卡马克聚变反应堆实验中创造世界新纪录,等离子体压强首次超过两个大气压;在世界最强辐射源——“Z机”装置内开启了氘—氚受控核聚变实验。

在其他新能源领域,科学家也取得了许多成果。他们开发出可把二氧化碳和水直接变成液态烃燃料的新型可再生燃料技术;开发出比自然光合作用效率高10倍的人工仿生叶技术,能利用二氧化碳产出生物乙醇;改进了通过分解水分子储存太阳能的方法,使储能效率达到30%。

    英国

投资7.3亿英镑支持可再生能源发展,将建全球最大海上风电场,同时采取措施降低碳排放量。

郑焕斌(本报驻英国记者)英国大力支持可再生能源发展,先是批准在该国东北部海岸对开海域修建一个大型海上风力发电场的开发计划,建成后将是全球最大的海上风电场。它将包括300台大型海上风力发电机组,整个项目的规划发电能力达1800兆瓦。政府还将为可再生能源发电项目提供7.3亿英镑财政支持,预计英国海上风力发电装机总容量在2020年将达到10吉瓦。

在核能方面,英国与中国成立中英核联合研发与创新中心,未来5年将投入5000万英镑,打造具有潜力和行业影响力的中英核技术合作连接纽带和研发平台,这标志着中英核能合作开始迈向全产业链合作阶段。

在减少碳排放方面,英国投入4000万英镑,率先在伦敦等4座城市建设快速充电设施,以鼓励电动车的推广应用,并最终在全国范围内实施相关措施。英政府计划到2032年大幅降低碳排放量,将二氧化碳减排目标定为在1990年的水平上降低57%;远期目标是到2050年,将二氧化碳排放量在1990年的水平上至少降低80%。

    法国

继续大力推进能源低碳化和各项环保政策,推广相关技术。

李宏策(本报驻法国记者)法国总统奥朗德在摩洛哥马拉喀什举行的COP22联合国气候变化大会上宣布,法国计划2023年关闭所有燃煤火电站,并于2050年实现碳平衡。为了实现这一目标,法国大力发展可再生能源。供电领域,计划未来5年建造总长1000公里的“太阳能公路”,利用太阳能为城市提供电力。在用电侧,法国为了加速新能源电

动汽车的推广和应用,计划未来3年大力建设电动汽车充电设施,将充电终端数量提高至100万个。

在核电领域,法国电力集团批准通过英国欣克利角C核电站最终投资决定,为中法英三方合作建设第三代核电站开绿灯。

在环保领域,法国在立法层面频出重拳,参议院正式通过了反食品浪费法,限制各大超市乱扔食物,或将没有卖掉且还能吃的食品人为地处理掉。此外,法国从2016年7月开始,禁止超市发放使用一次性超薄塑料袋,而且从2017年1月开始全部禁止使用塑料袋。

  德国

启动促进能源转型的“哥白尼项目”;通过《可再生能源法》改革方案;节能环保领域取得多项技术进步。

顾钢(本报驻德国记者)德国政府启动了促进能源转型的“哥白尼项目”,计划未来10年投资约4亿欧元,为能源系统转型寻找解决方案。“哥白尼项目”是德国为促进能源转型开展的最大科研资助行动,其研究重点分别集中于电网开发、电力储存、适应能源供给变动的工业生产流程、加强能源系统有关各方相互协作等能源转型的关键领域,将精选230家学术和经济界机构参与。

在能源政策方面,政府还通过《可再生能源法》改革方案,对可再生能源发电设施扩建及入网补贴政策予以调整,以期降低成本,鼓励竞争,防止可再生能源发电投资过热。根据改革方案,为平抑电价,降低成本,德国自2017年起将不再以政府指定价格收购绿色电力,而是通过市场竞价发放补贴。政府依然鼓励民众在自家屋顶安装太阳能电池板,装机容量小于750千瓦的小型太阳能发电设施不必参与竞价,依然遵循原有补贴办法。

在节能环保方面,德国也取得了许多技术进步,如博世公司发明了汽车发动机喷水省油技术,宝马M4 GTS发动机采用喷水涡轮增压后,百公里加速性能依然能达到少于4秒。喷水技术对车辆性能几乎没有不良影响,且比常规涡轮增压发动机平均可节省燃料4%,在高速路上或匀速行驶状况下,甚至可以节省燃油13%。

此外,卡尔斯鲁厄工大微结构技术研究所(IMT)和波恩大学研究人员合作,发现水生蕨

类植物具有吸油功能。为此,他们仿照水生蕨类植物结构合成了一种人工聚合物薄膜“纳米皮草”,这种材料也像水生蕨类一样具有超级疏水和亲油性,有望为清理水中油污提供一种新手段。

 日本

出台核反应堆废弃物填埋处置标准草案;正式批准《巴黎协议》。

陈超(本报驻日本记者)日本将长期深埋高放射性核废弃物。日本原子能规制委员会出台了关于核反应堆废弃物填埋的处置标准草案,核心内容包括将核反应堆报废后的部分高放射性废弃物深埋到地下70米以下。草案还要求,电力公司等有关责任方应在填埋后的三、四百年持续监测放射性物质有无泄漏。日本原子能规制委员会将根据这一草案,在2017春天推出相关的具体处理标准。

在联合国气候变化《巴黎协议》先后获得国会众议院和政府内阁会议通过后,日本向联合国提交了正式加入《巴黎协议》有关批准文书。目前,日本已完成《巴黎协议》的国内批准程序。统计数据显示,日本温室气体排放量占全球总排放量的约4%,日本政府设定的减排目标是,到2030年温室气体排放量比2013年降低26%。然而,2011年福岛核事故发生后,日本核电站大多被迫停运检修,国内对核电的依存度下降,化石能源需求上升,日本的减排力度也因此遭受国内外质疑。

此外,日本环境省一项调查显示,福岛第一核电站周边10个水库底部的泥沙中蓄积了高浓度放射性铯。在2011年3月福岛核事故后,日本环境省从当年9月起对73个水库进行了长期监测,结果发现,有10个水库底部泥沙表层的放射性物质浓度超过日本指定废弃物标准(每千克超过8000贝克勒尔)。这10个水库全部在福岛县境内,且全部位于福岛第一核电站周边50公里范围内。

  俄罗斯

在核能方面继续保持领先地位;新能源和环保技术成果频现。

亓科伟(本报驻俄罗斯记者)2016年,俄罗斯在核能方面继续保持领先地位。4月,新沃罗涅日核电站装有最新型WWER-1200反应堆的核电机组完成燃料装载并顺利启动。该机组是世界上首个“3+”代核电机组,结合使用传统主动防护系统和额外被动防护系统,大大降低了人为因素对安全的影响,具有抗地震、海啸、飓风、坠机等安全措施设计,特别是位于反应堆壳体下的熔体捕捉器是其专有技术;11月,俄国家原子能公司宣布,别洛亚尔斯克核电站4号机组开始商业运行,该机组是全球功率最大的BN-800型钠热载体快中子反应堆。

新能源方面,俄斯科尔科沃科技学院同美国得克萨斯大学奥斯丁分校和麻省理工学院合作,研发出可大幅提高碱性溶液电解水分解效率的催化剂,该技术是生产氢能源的关键步骤之一;俄科学院季米里亚泽夫植物生理学研究所科学家发现一种锰的络合物催化剂,能像植物一样利用光合作用将水分解成氧气和氢气,该物质有助于研发可自我再生的新型能源。

环保方面,俄科学院西伯利亚分院化学动力学与燃烧研究所研制出有毒纳米颗粒快速检测仪,可测定直径为3纳米—200纳米的气溶胶颗粒的浓度和尺寸。此外,俄科学院西伯利亚分院煤化学和化学材料学研究所同美国马萨诸塞大学阿默斯特分校开展联合科考,共同收集北极气候变化和全球变暖有关信息。

    韩国

为约旦设计研究用反应堆;最大核电机组并网发电;建成世界首艘天然气综合生产船。

邰举(本报驻韩国记者)韩国研发、设计和建造的热功率5兆瓦的研究用核反应堆JRTR在约旦科技大学投入运行,标志着韩国正式成为反应堆出口国。另外,新古里核电站140万千瓦级3号机组并网发电。该机组采用韩国自主设计的APR-1400新型压水反应堆,是韩国目前装机容量最大的核电机组。

韩国大宇造船海洋建成了世界首艘天然气综合生产船,能够进行开采、精炼、液化贮存和运输,被称为FLNG(浮动式液化天然气生产、贮藏、装卸设备)。

在气候与环境研究方面,韩国山林厅国立山林科学院研究发现,全球变暖导致一些物种向高海拔地区迁徙,致使高海拔地区物种面临灭绝威胁。研究者调查韩国365个森林的蚂蚁栖息地分布发现,由于全球变暖,蚁巢分布平均每年提升4.9米。

巴西

凭借丰富深海油气资源和在新能源领域优势,巴西正成为能源大国,并将治污工作作为重要民生工程。

邓国庆(本报驻巴西记者)深海油气资源的大量发现,让巴西正在成为世界主要的石油生产国。巴西在沿海桑托斯盆地图皮地区发现的油气田,英国石油公司估算其总储量为120亿—130亿桶,这是自哈萨克斯坦发现超大型喀什甘油田以来全球发现的最大油田。国际能源署预测,到2035年,全球海上石油产量在世界石油供应中所占比重将增至13%。其中,仅巴西一国的石油产量就将占到全球新增供应量的1/3。国际能源署认为,到2035年,巴西石油产量会增加两倍,达到600万桶/日,成为世界第六大产油国。

巴西深海能源发展潜力巨大,其深海油气开发的先进技术和经验有助于巴西成就其“石油强国梦”。巴西已经在深水,甚至超深水领域形成了完善的技术开发能力,勘探水深已超过3000米,并已全面开始对超过3000米的盐下层石油进行开采。巴西是世界上第一个借助机器人安装湿式水下井口和最早使用柔性立管的国家,同时也是第一个把刚性立管用于半潜平台的国家。目前,巴西拥有48座浮式平台、56艘各类船只以及3万多千米的海底管线,拥有世界上最多的海上生产平台,其“浮式生产储油卸油装置+水下系统”模式被业内称为“巴西模式”。

巴西不仅在常规能源方面取得突破,其新能源的开发利用也是世界领先。巴西是世界上最早使用生物燃料的国家,也是世界生产和消费燃料乙醇最多的国家之一,约占世界产量的35%,巴西的生物能源在能源消费结构中的比重超过13%。巴西政府以发展生物柴油和甘蔗乙醇为主,力争到2019年生物能源年产量达到640亿升。此外,巴西还大力发展水电,水力发电占发电总量的3/4,目前水电装机容量约0.85亿千瓦,而开发潜力约2.59亿千瓦,发展空间巨大。巴西计划到2021年增加水电装机3640万千瓦,其中2180万千瓦目前正处于招标阶段。

在继续发展水能的同时,巴西政府还鼓励发展风能,引入风电招标制度,推动风电发展。国家电力局发布了《巴西光伏发电技术和商业计划》,对2017年12月31日前投入运行的光伏电站用户的收费折扣由50%提高到80%,优惠期长达10年。

为鼓励太阳能研发,政府出台了《半导体和显示器工业科技发展支持计划》,规定电池和光伏面板生产企业必须投入3%的净利润用于研发,才可享受减免工业制成品税。这一比例在2016年—2018年将升至4%,2019年以后升至5%。

在环境保护方面,巴西国家空间研究所近日公布的数据显示,从2015年8月到2016年7月,巴西亚马孙雨林遭砍伐面积同比增加了29%。面对不断减少的亚马孙雨林,巴西政府加强了执法巡查和惩罚力度,其中巴西和中国联合研制的地球资源遥感卫星,在监测亚马孙地区森林砍伐情况上发挥了重大作用。

巴西全国只有39%的城市生活污水得到有效处理,城市地下水受到污染的区域占58%,为此,巴西政府把治污工作作为一项重要的民生工程,拨款进行城市排污管线、污水处理设施等方面的大规模建设。按照“政府加速增长计划”,联邦政府拟投入30亿美元用于建设和改造全国1198座城市的雨水采集、自来水供应和污水处理系统。

  以色列

新型汽车发动机能效达到传统发动机两倍;微藻大规模制氢有望成未来清洁能源;OpGal热成像摄像头让隐形污染无所遁形。

毛黎(本报驻以色列记者)以色列Aquarius Engines公司研制出超高效发动机,二氧化碳排放量低,但是功率重量比高。其技术原理是以多个活塞取代传统发动机,由活塞上下运动完成发动机的每个动作。安装此款发动机的汽车每箱汽油的行驶距离可超过1600公里,是其他相同能耗的汽车行驶距离的两倍以上。这款发动机能够助其与日益普及的电动汽车展开竞争。

特拉维夫大学发现,藻类通过氢化酶生产氢气,氢化酶在无氧状态下不分解,藻类将持续产氢。因此,利用高度敏感的技术有望让微藻全天制氢,成为大规模生产氢气的新方法。未来微藻作为清洁燃料的工业制氢量或可增加4倍,有可能取代化石燃料。

此外,OpGal公司还提出,为控制污染,应该检查天然气、石油和化学药品运输管道的连接口。为此,该公司开发出带有灵敏红外摄像头和高清彩色摄像头的EyeCGas FX系统,能够迅速检测乙烯、甲烷、丁烷、丙烷等各类烃气的排放或泄露,随后通过颜色显示自动向工作人员发送提醒和警告消息。该系统可安装在石化、石油和天然气加工厂及海上石油平台和钻井架上。

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责任编辑:范琪