2020年中国能源展望（精选6篇）
2020年中国能源展望 第1篇
2020年中国能源展望
随着中国重工业化和城镇化的发展，钢铁、水泥、汽车、房地产、煤炭、电力等国民经济重点产业高速发展，中国能源消费总量也在不断增加。目前，中国能源消费总量约占世界一次能源消费总量的20%。2012年，我国一次能源消费总量已达到36.2亿吨标煤，煤炭、石油、天然气分别占一次能源消费总量的比重为66.4%，18.9%和5.5%，非化石能源消费量占一次能源消费总量的比重为9.1%，提高了1.1个百分点。我国富煤、贫油、少气的能源结构特征，决定了我国以煤为主的能源消费结构。同时，产业结构调整也是导致能源消费结构变化的主要因素。未来几年，中国能源消费结构将呈现出以下趋势：
煤炭消费比重居高不下
随着中国经济日趋成熟，中国能源消费的增长预计将在2020年之后显著放缓。由于中国的煤炭资源相对于石油比较丰富，中国能源必将更多地依靠煤炭来支持。预计到2020年，2020年中国人口总量达到14.6亿人左右，由此估算2020年中国能源消费总量约为47.35亿吨标准煤。以此为基础计算的2009年至2020年中国能源消费总量的年平均增长率将达到4.14%。煤炭消费的比重将不得不上升，占全部能源消费的75%。
石油、天然气供需矛盾依旧突出
2012年，中国生产原油2.0748亿吨，同比增长1.9%；共消费原油4.7613亿吨，同比增长了4.9%。中国对外原油依存度达到了56.4%，较2011年和2010年进一步攀升。2012年我国进口天然气428亿立方米。从2006年开始进口天然气，短短七年我国天然气对外依存度上升至29%。
全球油气市场正出现油气生产西移和消费东移的趋势，亚太地区将成为全球油气需求的主要增长点，未来油气供应仍面临重大挑战。短期内，中国仍将不断加大对油气消费的依赖。预计到2020年，中国石油和天然气的对外依存度将分别超过70%和50%。过多依靠海外进口资源，增强了我国能源保障的不稳定性。因此，进一步扩大油气储备能力，仍是我国应对能源危机，确保可调节手段、保障国家能源安全的有效手段。
可再生能源潜力巨大 随着经济的发展和社会的进步，世界各国将会更加重视环境保护和全球气候变化问题，通过制定新的能源发展战略、法规和政策，进一步加快可再生能源的发展。大力发展可再生
能源，对中国意义重大。第一，中国幅员辽阔，很多边远地区和农村还没有纳入电网的覆盖中，所以可再生能源的使用可以带动那些农村地区的发展；第二，中国自己的经济结构要转型，要转变增长方式，发展可再生能源也就是产业和技术发展的重点；第三，世界各国在可再生能源领域，面临着很多共同的新技术创新问题。因此，为实现创新型的国家的目标，中国也为这方面的发展设立了很多新的目标。
今后一段时期，中国可再生能源发展的重点是水能、生物质能、风能和太阳能。根据《可再生能源中长期发展规划》，到2020年非化石能源占能源消费比重达到15%。到2020年，我国将建成水电3亿千瓦、风电3000万千瓦、生物质发电3000万千瓦、太阳能发电180万千瓦。
2020年中国能源展望 第2篇
刚刚过去的2009年，是新世纪以来我国经济发展最为困难的一年。党中央、国务院审时度势，科学决策，实施了应对国际金融危机、扩大内需的一揽子计划，较快扭转了经济增速明显下滑的局面，实现了国民经济总体回升向好
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新世纪 41.76-0.03-0.07% 中国石化12.14-0.06-0.49% 工商银行5.03-0.05-0.98% 中国石油13.39-0.14-1.03%
。能源行业化危为机，在困难中前行，抓住全球能源需求放缓的有利时机，加大结构调整力度，加快推进发展方式转变，努力提升行业整体素质；把握国际能源资源价格下跌的难得机遇，创新模式加强能源国际互利合作；紧紧围绕构建稳定经济清洁安全的能源供应体系，团结奋进，开拓进取，能源运行总体平稳，有力地支持了国民经济的平稳较快发展。
一、2009年能源经济的总体情况
2009年全国原煤产量29.6亿吨，比上年增长12.7%。全年发电量36506亿千瓦时，增长7%；全社会用电量36430亿千瓦时，增长5.96%。原油产量1.89亿吨，大体持平，下降0.4 %；原油净进口1.99亿吨，增长13.6%。天然气产量829.9亿立方米，增长7.7%；煤层气（瓦斯）抽采量达到71.8亿立方米，利用量23.5亿立方米，分别增长23.8%和36.6%。
（一）全年能源运行前低后高，总体平稳
2009年宏观经济持续向好，能源需求逐步回升，呈现“前低后高”走势。年初国内外市场需求萎缩，能源运行低迷。二季度开始，宏观经济止跌企稳，能源需求逐渐回暖，煤炭、电力、石油消费结束了持续下滑的势头。上半年国内能源供应总体较为宽松，价格平稳。三季度，随着大规模基础设施建设和房地产开发项目的施工，企业开工率明显回升，加之夏季降温负荷高，能源消费转旺。进入四季度，钢铁、建材、化工和有色等行业快速恢复，拉动能源需求快速增长。入冬后，全国大部分地区长时间遭遇极端低温天气，居民取暖用能迅速攀升，华中、华东地区天然气、煤炭先后出现供应紧张。总体上看，下半年能源消费趋于活跃，全国能源供需总体仍保持平衡，部分地区、部分时段、部分能源品种出现供应紧张。
（二）积极转变能源发展方式，结构调整力度加大
1、煤炭主产省企业兼并重组、资源整合工作有序推进。至2009年底，山西省重组整合企业正式签订协议率达98%，主体接管到位率达94%。煤矿复工复产、改造建设、矿井关闭工作全面展开，“多、小、散、低”的产业格局发生根本转变。一是产业水平明显提升。矿井数由2598处压减到1053处，办矿企业由2200多家减少到130家。30万吨／年以下的小煤矿全部淘汰，平均单井规模由36万吨／年提高到100万吨／年以上，保留矿井将全部实现机械化开采。二是产业集中度明显提高。形成4个年生产能力亿吨级的特大型煤炭集团，3个5000万吨级、11个1000万吨级以上的大型煤炭企业集团。三是办矿机制明显优化。形成了以股份制为主要形式，国有、民营并存的办矿格局。其中，国有企业办矿占20%，民营企业占30%，股份制企业占50%。四是安全保障能力明显增强。整合后的保留矿井将建成安全质量标准化矿井，实现安全生产状况持续稳定好转。五是可持续发展能力明显增强。全省煤炭资源回收率和循环利用率、原煤洗选加工率、主要污染源治理达标率、煤层气（瓦斯）抽采和利用量都将得到显著提高。贵州省通过国有大矿托管、兼并、收购等形式整合小煤矿，河南省推进现有国有重点煤矿强强联合。2009年全国累计关闭小煤矿1000个，煤矿个数下降到1.5万个。
2、电力结构继续优化。一是火电比重下降，可再生能源比重上升。至2009年底，全国火电装机6.52亿千瓦，比上年增长8.2%，约占全国电力总装机的74.6%，较2008年底下降1.5个百分点；水电装机1.97亿千瓦，增长14%，约占22.5%，较2008年底上升0.74个百分点；风电装机突破2000万千瓦，光伏发电超过20万千瓦。二是火电建设继续向高参数、大容量、环保型机组发展。至2009年底，全国单机容量30万千瓦及以上火电机组比重达64.6%，比2005年底提高21个百分点。全国在运百万千瓦超超临界机组21台，在建12台。三是核电建设步伐加快。目前，全国在建核电机组20台，为全世界在建机组最多的国家，在建规模2192万千瓦。四是积极推进风电规模化发展。内蒙古自治区风电突破500万千瓦，我国第一座千万千瓦级风电示范基地——甘肃酒泉风电基地和国内第一个兆瓦级太阳能光伏发电示范项目——甘肃敦煌太阳能光伏电站开工建设。
（三）创新模式加大能源国际合作力度，努力实现互利双赢
2009年，我国分别与俄罗斯、巴西、委内瑞拉、哈萨克斯坦、土库曼斯坦等国签订总计600多亿美元的贷款换石油协议，每年可获得约7500万吨进口原油保障，约为2008年进口原油总量的42%。中俄原油管道俄方境内段和我境内段工程均已开工，2010年底投产。中亚天然气管道单线建成投产，中哈原油管道二期开工建设。中缅油气管道项目政府间协议已经签署，将建设通往云南昆明的油气管道。与我周边国家修建油气管道，不仅为我提供了稳定的能源资源，也为过境国创造了大量就业机会，带动沿线地区装备制造业、机械加工业以及服务业的发展，有利地促进了当地经济发展。
（四）依托重大工程开展科技创新，能源装备自主化成绩显著
国家把重大能源装备自主化作为提升我国能源产业素质和竞争力的重要环节，依托重大工程重点推进天然气长输管线、大型LNG成套技术和重型燃气轮机装备自主化。2009年三代核电超大型锻件、主管道、安全壳等关键设备自主化研制取得重大突破。国产1.5兆瓦风机已成为主力机型，亚洲首台3兆瓦海上风机成功并网发电。海上钻井平台、海洋工程设备、LNG运输船自主化水平大大提升，百万千瓦超超临界、空冷和循环流化床发电机组达到国际先进水平，建成世界上第一条±800千伏直流输电线路和1000千伏交流输电示范工程。2009年电站成套设备出口1800万千瓦。
二、2009年主要能源行业发展特点
2009年，在宏观经济复苏带动下，煤、电、油气行业发展呈现出不同的特点。具体看：
（一）煤炭供应前松后紧，我国从传统的煤炭出口国转为进口国
2009年煤炭经济总体保持了平稳运行的态势，煤炭产销稳定增长，需求经历了缓慢回升到加速增长的明显变化。上半年受需求疲软影响，煤炭供应总体宽松，价格平稳；下半年在宏观经济持续回暖带动下，主要用煤行业需求快速回升。前三季度，全国煤炭日均消费量环比分别增长8.2%、4.1%和5.3%，同比增长-1.9%、0.2%和11%。进入四季度，电力、钢铁、冶金等主要用煤行业加速增长，煤炭需求超过预期，煤炭供应从相对宽松、供需基本平衡转为紧平衡，部分地区、个别煤种供应偏紧。主产地煤炭坑口价、重点集散地动力煤市场交易价以及主要消费地煤炭交易价格普遍上涨，年末秦皇岛港山西优混（5500大卡）煤炭价格比7月份上涨了近40%。
秦皇岛港煤炭平仓价（山西优混5500大卡）
2009年累计进口煤1.26亿吨，比上年增长211.9%；出口煤2240万吨，下降50.7%；全年净进口1.03亿吨，第一次成为煤炭净进口国。煤炭进口大幅增长的主要原因是：受金融危机影响，2009年以来日本、韩国和菲律宾等亚太主要煤炭消费国需求锐减，国际煤炭价格及航运费大幅下跌，南方沿海电厂购买国际煤炭的成本低于从国内购买；我国经济率先恢复，煤炭需求稳步增长，价格从下半年开始持续上扬；从2007年开始，我国取消了煤炭等资源性产品的出口退税等。煤炭进口大幅增长，标志着我国煤炭供需已深度参与国际市场平衡。
（二）全国用电市场稳步恢复，产业素质显著提升
2009年全国发、用电增速稳步回升，全年发电量增速比上年提高1.28个百分点，全社会用电量增幅提高0.47个百分点，各季度用电量同比增幅分别为-4.02%、-0.59%、7.97%和20.72%，总体呈现逐步回暖、加速增长的态势。6月份月度用电量增速结束了八个月来的负增长，8月份累计用电量增速年内首次转正，12月份全社会用电量达到历史最高水平。
2009年一、三产业和城乡居民生活用电受金融危机影响较小，比上年分别增长7.9%、12.1%和11.9%，均超过全社会用电增速；第二产业用电量增长4.2%，低于其他行业用电增幅。主要用电行业中，建材行业从3月份开始最早实现正增长，化工行业7月份恢复正增长后持续好转，黑色金属冶炼行业在四季度带动全社会用电量高速增长，有色金属行业用电下滑幅度最大，但在12月末累计实现了正增长。工业增长是拉动电力需求的主要因素，2009年轻工业用电受金融危机影响小、恢复早，但增速较慢，重工业用电受影响深、恢复晚，但增长迅速。在经济走出增速低谷的背景下重工业增速快于轻工业，预示着用电量增长具有一定持续性。
受全社会用电需求持续回升带动，月度发电设备利用小时逐步恢复到常年水平。全年发电设备利用小时累计为4527小时，比上年下降121小时，降幅减小251小时。分季度看，一、二、三季度发电设备利用小时分别比上年同期低151、114和18小时，降幅明显缩小，而四季度比上年同期高出130小时。12月份，全国火电设备利用小时为462小时，高出上年同期59小时，比居于高峰的2007年同期仅低19小时，已恢复至常年水平。
至2009年底，全国累计关停小火电机组6006万千瓦，提前一年半实现“十一五”关停5000万千瓦的任务，每年可节约原煤6900万吨，减少二氧化硫排放约120万吨，减少二氧化碳排放1.39亿吨。为鼓励淘汰小火电，国家累计核准清洁、高效、环保的“上大压小”项目6552万千瓦，另有4260万千瓦开展了前期工作。全国燃煤火电机组平均供电标准煤耗由2005年底的每千瓦时370克，降至目前的342克，累计降低28克。2006年至今，由于燃煤火电机组煤耗降低、能效提高，全国累计节约原煤约2.1亿吨。南方电网区域内五省节能发电调度试点积极推进，两年来累计减排二氧化碳1850万吨、二氧化硫10万吨。
（三）成品油市场供大于求，天然气保供能力增强
2009年初石油石化行业市场需求萎缩，价格大幅下滑，炼厂开工率一度降至70%，成品油库存居高不下。二季度以后，随着一系列扩大内需政策效应逐步显现，石油石化产品需求逐渐恢复、价格回升。进入四季度，国内成品油需求趋于活跃。10月份成品油表观消费量创年内最高，达1926万吨，同比增长13%。11月、12月成品油表观消费量同比均为正增长，全年表观消费量为2.07亿吨，同比增长1.4%。
随着2009年国内重点炼化项目的顺利实施，新疆独山子石化千万吨炼油百万吨乙烯装置建成投产，广西石化千万吨炼油主体装置基本建成，四川炼化一体化工程开工建设，中海油惠州炼油装置顺利投产等，全年新增炼油能力近4000万吨。执行新的成品油价格机制以来，炼油企业生产积极性高涨，地方炼厂加工负荷提高，市场上非标、替代等隐性资源增加。相对于缓慢恢复的市场需求，国内成品油市场总体呈供大于求态势。
2009年国内油气骨干管网建设稳步推进。主要有：兰郑长成品油管道兰郑段建成投产，西气东输、陕京二线增输工程等建成投用。核准了涩宁兰复线、安阳——洛阳管道等项目。至2009年底，国内天然气管道里程达到3.4万公里，比上年增加1800公里。LNG项目取得新进展。江苏、大连LNG项目开工建设，核准浙江LNG项目，山东和海南LNG项目已开展前期工作。
三、近期能源运行新情况与应对措施
2009年冬季，我国遭遇罕见的强冷空气袭击，部分地区出现阶段性能源供应紧张现象。11月中旬，华中、华东等地陆续出现天然气供应紧张；12月下旬，湖北、湖南、江西等地电煤告急，部分城市甚至出现拉闸限电现象。分析原因，一是入冬以来，长江中下游地区来水较常年偏枯三至六成，华中地区水电出力明显不足，火力发电大幅上升，电煤需求迅速攀升。二是进入四季度，宏观经济加速回升，全国发、用电量大幅增长，其中，火电量11月、12月环比分别增长7.7%和9.8%。12月份全国直供电厂日均耗煤246.2万吨，达到历史最高水平，同比增长34.2%；库存2147万吨，可耗用8天。三是华中、华东地区煤炭资源匮乏，绝大部分需从省外调入，由于上半年煤价一直平稳，电力企业维持较低库存运行，而铁路运力短期内无法大幅提升。四是11、12月份低温雨雪天气袭击全国大部分地区，居民取暖用能迅速攀升。
为缓解上述地区用煤、用气紧张状况，国家能源局紧急采取措施，协调有关地方和能源企业，从源头上抓起，加强需求侧管理，努力保障地方经济发展和人民生活需要。
一是组织协调跨区送电。主要是：通过灵宝背靠背直流工程，从陕西向河南送电111万千瓦；经宝鸡——德阳直流输电线路，从陕西向四川送电100万千瓦；利用晋东南——荆门特高压交流试验示范线路，送电湖北200万千瓦。上述三个通道，合计支援华中电网约400万千瓦电力。为解决西藏电网缺电问题，国家能源局组织实施援建西藏应急燃油机组工程，总装机10万千瓦。
二是组织增加煤炭市场供应。第一，指导煤矿企业合理组织生产。全国煤炭产量从7月份开始逐月增加，11月份达到2.9亿吨，同比增长26.3%。第二，积极协调主要产煤省和煤炭企业增加对缺煤省份的煤炭供应。湖北出现拉闸限电后，我局迅速与有关地方能源行业管理部门沟通，加大煤电双方衔接力度。
三是加大煤层气抽采及供应。一方面，积极指导晋城煤业集团、中联煤层气、中石油煤层气公司加大煤层气抽采量，提高输送能力，日抽采煤层气突破400万立方米，比最低时增加25%，保障河南、山西等地民用燃气和工业用气。另一方面，将煤层气液化成LNG（日供150吨左右），向江苏、浙江、河南等地输送。
四是紧急协调增供天然气。第一，紧急进口LNG现货增加供应。协调中石油、中海油、上海申能集团等单位，利用上海LNG项目富余接收能力紧急采购一船LNG 现货供应上海市，将原供应上海的部分气量转供西气东输沿线其他省市。12月16—31日，西气东输管道实际减供上海气量2400万立方米（日均160万立方米），1月份全月还可减供 6200 万立方米（日均200万立方米）。中石油采购的第一船LNG现货已于1月2日抵达上海，总气量860万立方米。第二，协调中石油向武汉市增供。11月份，武汉市天然气最低日用气需求急剧上升至210万立方米左右。经我局协调，中石油临时调集气源，通过淮武线向武汉市增供部分天然气，目前日供气约220万立方米，基本可以满足城市民用。
五是推动加快储气调峰设施建设。督促中石油、中石化加快现有地下储气库建设，已列入规划的储气库尽快开工；启动中原油田枯竭油气藏地下储气库前期工作；在东部用气负荷中心启动地下储气库选址工作；就建立城市 LNG 储气调峰体系与有关部门协商出台鼓励政策；组织编制天然气基础设施和市场运营管理条例，为解决供气安全问题提供法律保障。
四、2010年能源经济形势展望
2010年我国宏观经济有望保持较快增长势头。中央经济工作会议明确，将继续实施积极的财政政策和适度宽松的货币政策。中央应对金融危机一揽子计划中的投资项目大多数在2010年进入了大规模建设期，将带动全社会能源需求保持增长。我国正处于工业化、城镇化加速发展阶段，能源需求还有比较大的增长空间，将带动全社会能源生产稳步增长。但2010年我国经济发展面临的形势依然十分复杂。全球经济复苏基础仍不稳固，国际金融危机的影响仍然持续，石油等初级原材料产品价格振荡可能加剧，美元疲软态势持续。从国内环境看，我国经济中深层次矛盾特别是结构性矛盾仍然突出，经济增长内生动力不足，保持经济平稳较快发展、推动经济发展方式转变和经济结构调整难度增大，通货膨胀预期抬头等。2009年四季度以来，钢铁、建材以及化工等高载能重化工产品产量大幅回升，企业开工率显著提高，在通胀预期影响下，能源、原材料产品再库存化趋势明显，重工业快速反弹带来潜在的能源供给压力。
综上所述，预计2010年我国能源生产总量将继续保持增长态势，受基数和政策效应等因素影响，能源增速可能呈现典型的“前快后慢”特点。
煤炭。预计煤炭供应偏紧的格局将持续到一季度末。随着产煤省煤炭生产趋于正常和山西产能释放，煤炭供应量相应提高，市场将逐步趋于平稳，但其他产煤省企业重组和资源整合进程将对国内煤炭市场产生一定影响。全年原煤产量预计增长5%左右。2010年全球经济逐步复苏拉动煤炭需求增加，国际煤炭价格将保持目前的上升势头，预计2010年我国煤炭进口增势将明显减缓。
电力。综合考虑当前国内外经济形势、发展环境和国家转方式、调结构的要求，预计2010年全社会用电量将呈“前高后低”的发展态势，电力消费弹性为1左右，年底发电装机容量约9.6亿千瓦，全年发电设备利用小时将在2009年基础上略有下降。
2020年中国能源展望 第3篇
控制碳排放是全世界面临的共同问题[1]。在2009年哥本哈根世界气候大会上,中国作为碳排放大国首次以约束性指标的方式对碳减排进行表态:到2020年,中国单位GDP的CO2排放量将比2005年下降40%~45%。这一国家目标的提出对中国社会经济发展和产业结构的实质性转型提出了更高的要求[2,3]。当前中国的经济已经发展到了城镇化、工业化发展的关键阶段,进入了基本完成工业化中期任务并向后工业化过渡的新的历史时期,该时期主要伴随着高速经济增长、高能源消耗和以第二产业为支撑的产业格局,经济发展方式总体表现为速度型、粗放型增长。第二产业的迅速发展不仅增加了化石能源的需求,也造成了碳排放的增加和生态环境的污染,我国能源碳排放有超过84%来源于工业部门[4]。2015年,中国能源消费总量同比增长0.9%,能源消费总量为43亿t标准煤,碳排放总量稳居世界之首。这在一定程度上给中国实现节能减排造成了外部压力和制约条件,也给中国转方式、调结构提出了更为迫切的要求[5]。近些年中国中东部地区大范围出现了雾霾天气,其中属京津冀地区最为严重,极大地影响了国民的身心健康与社会和谐,再次为国家实施节能减排战略敲响了警钟。
中国作为发展中大国,首要任务是实现社会经济既好又快地发展,这是确保社会进步和实现国家长治久安的重要保证。根据党的十八大确定的要在2020年实现国内生产总值与城乡居民收入较2010年翻一番的发展目标,我国在“十三五”期间的GDP增速应保持在6%至7%的合理区间。因此,中国能否在保持经济快速发展的前提下实现节能减排的国家自主贡献目标是亟待解决的问题。当前中国经济正处于“速度变化、结构优化、动力转化”的新常态时期,产业结构优化与转型升级,经济由工业主导向服务业主导加快转变的趋势更加明显。中国的产业结构的调整反映了经济发展方式的转变轨迹,对生态环境有着重要的反馈效应。因此,本文着重将产业结构调整作为研究的切入点,分析2020年中国在保证经济增速的前提下通过调整产业结构对实现碳强度目标的可能性。
2 文献综述
中国能否实现碳强度的承诺目标一直是国外学术界研究的热点领域。Zhang等[6]建立综合分配指标体系,利用TOPSIS方法分配中国40%~45%碳排放强度(2020年碳强度目标),认为在保持经济增长的前提下,中部、西部地区应保有最大的发展空间和有更多的碳排放份额,而东部、东北部地区应大幅度进行减排。Li等[7]认为低碳能源对实现2020年碳减排目标的贡献率为9.74%~24.42%,当国内生产总值增长率增加时贡献率会下降,中国应当加强对低碳能源的投资,并优化经济结构、提高碳生产能力。Liu等[8]通过利用灰色预测模型、ARIMA模型、SOPR模型和粒子群优化算法得出2020年若以煤炭为主导的火力发电仍以目前的速度继续扩大,中国可能难以实现设定的碳强度目标。Stern等[9]通过使用随机前沿模型将能源强度分解为输入、输出组合和残差技术变量,并且在技术变化和非化石能源份额变化的不同情景下预测中国和印度的碳排放情况,结果表明中国应采取积极的碳减排政策才能实现2020年的碳排放目标。Zhu等[10]利用协整理论、成分数据分析模型预测在不同的能源结构和经济增长情景下中国2020年的碳强度情况,认为在确保经济增长的前提下中国能顺利实现2020年的碳强度目标。
以上研究成果为本文提供了一定的借鉴思路,但过多集中于能源结构调整对2020年碳减排目标实现的研究上,基于产业结构调整的文献尚不多见。由于产业结构对碳减排的影响不容小觑,为了填补这一空白,本文主要致力于研究在保持经济持续增长的前提下,通过产业结构调整能否实现中国2020年的碳强度目标。首先,本文通过成分数据预测模型对2020年中国的产业结构进行预测,并根据国务院发展研究中心产业经济研究部提供的数据对预测结果进行调整,设定出中国2020年产业结构的2种情景;其次,定量捕捉碳排放与第二产业产值、第三产业产值的协整关系,并预测在不同的经济增长和产业结构情景下中国2020年的碳排放总量;最后,计算出中国2020年的碳强度情况,并探究2020年碳强度相对于2005年下降的幅度,以及产业结构调整对实现碳强度目标的贡献水平。
3 模型与实证分析
3.1 基于成分数据模型的产业结构预测与情景构建
成分数据模型利用球形投影的方法对高维数据进行降维,可以用来分析成分数据中每个份额随时间的变化规律[11]。本文通过成分数据模型预测中国2020年的产业结构构成情况,建模过程如下:
(1)首先对1978—2014年的产业占比面板数据进行非线性变换。令:
这里,X1t、X2t、X3t分别代表了第一产业、第二产业、第三产业增加值的GDP占比,t表示年份,且满足。
(2)对于任意t=1,2,…,n,数据Yt∈R3分布在半径为1的三维超球面上。将Yt由直角坐标系向球面坐标系进行转换,形成(rt,θ2t,θ3t)∈Θ。由于(rt)2=‖Yt‖2≡1,所以新形成的R3→Θ2的映射如下:
(3)上述变换将成分数据由三维降到二维,得到2个独立转角θit,使用递推方法获得的转角变量为:
(4)利用获得的转角变量建立ARIMA预测模型:(j=2,3),并预测2020年的转角变量:(j=2,3)。
(5)由公式(1)求出,并根据(j=2,3)预测出2020年的产业结构。
通过以上5个计算步骤预测的结果如下:使用ARIMA(0,1,0)模型预测得到的2020年转角变量为:,产业结构预测的结果如表1所示。2020年中国的产业结构情况为:第一产业占比为8.7%,第二产业占比为42.4%,第三产业占比为48.8%。
本文将预测到的2020年产业结构称为中期调整情景。在本文的研究中,产业结构现状的设定主要是依据国家的发展战略。由于中国的经济发展过多地依赖第二产业对国民经济的“锁定效应”,所以本文假定在国家中长期发展战略中第二产业的占比是保持不变的。国务院发展研究中心产业经济研究部对2020年中国第三产业的占比所设定的目标为52%,高于本文预测到的48.8%,说明随着“十三五”时期服务业快速发展拉动了第三产业在国民经济的占比,这种比例的增长可以通过降低第一产业的占比来实现。因此本文预测的产业结构在国务院的计划限制下可以通过持续调整为:第一产业占比为6%,第二产业占比为42%,第三产业占比为52%。这种情况被称为持续调整情景。因此,本文建立在中期调整和持续调整的产业结构情景上研究实现2020年碳强度目标的问题。
3.2 经济增长的情景构建
我国党的十八大会议确定了要在2020年实现国内生产总值与城乡居民收入较2010年翻一番的发展目标。2010年我国真实GDP为75 637.87亿元,2014年的真实GDP为103 082.4亿元,若想实现该奋斗目标,中国必须保持每年6.6%的经济增长。由于经济发展水平具有一定的不确定性,所以本文设定经济增长的4个场景:超高速增长(7.4%)、高速增长(7%)、中速增长(6.6%)、低速增长(6.2%),并由此计算2020年我国的GDP水平将分别会达到:158 201.4亿元、154 698.9亿元、151 275.7亿元、147 887.6亿元。
结合2020年产业结构的2种情景和2020年经济增长的4种情景,可以得到2020年3个产业的产值具体构成。表2显示的是到2020年我国第二产业和第三产业在8中情景下的产值情况。
亿元
3.3 预测2020年碳排放
3.3.1 计算碳排放情况
参照IPCC(2006)碳排放计算指南所提供的碳排放核算公式计算碳排放总量:
其中:EC1、EC2、EC3、EC4分别表示煤、石油、天然气和非化石能源转化为标准煤单位的消费量;Coe1、Coe2、Coe3、Coe4分别表示煤、石油、天然气和非化石能源的碳排放因子(Coe1=0.730 4、Coe2=0.563 0、Coe3=0.419 0、Coe4=0)。
3.3.2 预测2020年的碳排放情况
考虑到很多经济变量可能是非平稳的时间序列,可能会出现伪回归现象,因此本文选用ADF单位根检验去确定碳排放CE、第二产业产值GDP2和第三产业产值GDP3的平稳性,结果表明三者均是非平稳的时间序列,但是二阶差分后均平稳,因此可以继续对三者进行协整检验。本文采用Engle-Granger两步法检验三者的协整关系,并获得回归后的协整方程:
上述结果表明回归方程具有较高的拟合度,且各个变量均通过了1%水平上的显著性检验,模型不具有自相关的情况;且可知:第二产业产值的增加对碳排放起到了一定的促进效应,第三产业产值的增加对碳排放起到了抑制的效应。基于此计算结果,将2020年的第二产业产值和第三产业产值代入上式,可以预测我国2020年在8种情景模式下的碳排放情况,如表3所示。
万t
3.4 预测2020年的碳强度
碳强度可描述为碳排放总量与国内生产总值的比值,因此利用2020年的碳排放预测值与GDP预测值可获得2020年的碳强度(见表4)。
t/万元
经计算,在2005年中国的碳排放总量为61.2亿万t,该年的真实GDP为44 365.3亿元,因此可得2005年的碳强度为13.795 t/万元。根据中国2020年的碳减排目标,碳强度应该相对于2005年降低40%~45%,考虑到国家发展的实际情况,本文将选取40%作为碳强度递减目标,到2020年碳强度应该递减为8.277t/万元。
3.5 2020年碳强度相对于2005年的递减幅度
将产业结构的2个场景与经济增长的4个情景联合在一起,可以建立8个情景模式。本文借助预测得到的2020年的碳强度数据,可计算出碳强度相对于2005年的递减幅度,结果如表5所示。
%
3.6 产业结构调整以实现2020年碳强度目标的贡献率
通过上文计算得到的递减幅度,同时可计算在8个场景下通过调整产业结构以实现碳强度目标的贡献水平,该贡献水平可以用碳强度递减幅度与碳强度递减目标的比值来表征。计算所得结果如表6所示。
%
4 结论与政策建议
本文通过使用成分数据预测模型、情景分析理论、单位根协整检验、ARIMA模型,对1978年至2014年中国的面板数据进行分析,分别预测了2020年的三次产业结构和国内生产总值,并在构建的8个情景下计算2020年的碳排放及碳强度,最后获得产业结构调整对实现碳强度目标的贡献水平。由此得到了以下几点结论:
(1)在2020年我国的产业构成中,第三产业在国民经济中将会占有主导地位,第一产业所占比例会有所下降,第二产业的变动幅度并不明显。
(2)碳排放与第二产业和第三产业间具有长期的协整关系,第二产业对碳排放具有正向效应,第三产业对碳排放具有负向效应。
(3)产业结构调整对实现我国2020年的碳减排目标具有显著的作用,所得到的贡献率水平在8种情景下均接近于1。
(4)对于一个给定的经济增长水平,持续性的产业结构调整所得到的碳强度递减幅度越大;对于一个给定的产业结构,经济增长的幅度越大,所得到的碳强度递减幅度就越大
(5)在中期调整的产业结构情景下,碳强度的递减幅度均未超过2005年设定的碳强度递减目标(40%),产业结构调整对实现碳强度目标的贡献率均未超过100%,表明在中期调整的产业结构情景下,中国不能实现在2020年设定的碳强度目标;在持续调整的产业结构情景下,碳强度的递减幅度均超过2005年设定的碳强度递减目标(40%),产业调整对实现碳强度目标的贡献率均超过了100%,表明在持续调整的产业结构情景下,中国可以实现在2020年设定的碳强度目标。
(6)在理想情景下(持续调整和超高速经济增长),通过产业结构调整实现碳强度目标的贡献率最大,为105.5%,碳强度的递减幅度(相对于2005年)最大,为42.2%;在低劣情景下(中期调整和低速经济增长),通过产业结构调整实现碳强度目标的贡献率最小,为94.4%,碳强度的递减幅度(相对于2005年)最小,为37.8%。
基于以上结论,本文形成了以下政策建议:
(1)提升经济发展质量与效益。当前我国已进入新常态时期,该时期呈现出速度变化、结构优化、动力转化的三大历史特点。为适应新常态的发展要求,我国今后的经济发展既要注重GDP的增长,也要保证经济有质量、有效益、可持续地发展。在中国当前的经济发展模式中,传统产业尚具有广阔的发展空间,应切实提高产品的附加值和技术含量,加速实现传统产业生产价值链的优化升级。当前我国生产的消费品居世界第一,但是投资品特别是装备却主要依赖于进口,因此应大力发展装备制造业以实现产业结构的高端化,提高产品的自主创新。同时,将节能减排作为发展的抓手,提高能源的利用效率,降低经济发展的成本,提高经济效益,实现经济结构的清洁化。
(2)优化产业结构,实现产业结构低碳化。若想实现产业结构的低碳化,应大力推动第三产业特别是服务业的发展,使服务业对经济增长的贡献率不断提高,形成工业和服务业相辅相成的产业结构格局。通过生产性服务业和高端服务业为工业内部结构升级及效率提升提供保障,同时通过工业的发展为生产性服务业提供巨大的发展市场。加快培育和扶持战略性新兴产业的发展,推动低碳技术自主创新,为经济发展注入新的增长点和可持续发展的动力。
(3)提高能源的利用效率,优化能源结构。由于中国“富煤、少气、缺油”的自然资源禀赋决定,中国的能源消耗主要以煤炭为主。若要实现能源结构的低碳化,首先要控制国内煤炭生产的快速增长。从生产的角度而言,要对煤炭企业兼并重组形成大型的煤炭企业集团,并实施煤炭生产配额管理以控制煤炭的生产上限。从消费的角度而言,政府应鼓励提倡“先气后油最后煤”的使用原则,降低煤炭消费的比重。同时鼓励使用可再生清洁能源,充分利用核能、风能、太阳能、潮汐能等新型能源,建立起以可再生能源、清洁能源的开发、推广与应用的长效发展机制。
(4)推动低碳技术创新。低碳技术创新包括减碳技术创新、无碳技术创新、去碳技术创新。当前中国面临的碳减排压力巨大,应当优先选择成熟的低碳技术,并扶持具有国际领先水平的并且能够迅速应用到产业化阶段的低碳技术的发展。创立绿色节能技术、节能减排技术、碳捕获、利用和封存技术等领域的知识产业体系,积极引导低碳科技向国民经济产业体系渗透。
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2020年中国能源展望 第4篇
“新能源汽车‘十二五’三步走战略，是从酝酿期到导入期再到成长期。2015 年，我国新能源汽车销量占到汽车总销量的 1% 左右，这标志着中国新能源汽车结束导入期，正在向成长期过渡。”科技部电动汽车重大项目总体专家组组长、清华大学教授欧阳明高认为，目前，全球汽车企业的新能源汽车发展路径各有不同，中国新能源汽车的发展应根据自身的特点选择重点发力方向。他还从战略取向、技术路径、产品策略等方面逐一剖析，对当前国内新能源汽车产业及市场中存在的问题提出改进方向，并预判了未来十年的产业大趋势。未来国内新能源汽车产业如何形成自己的独特优势？企业应如何制定或调整自己的战略规划甚至市场策略？这些内容无疑极具参考价值。
战略选择的优先级
从全球来看，汽车行业当前发展的最高战略目标是低碳发展，虽然各个国家国情不同，但是这是一个统一的目标。企业也都在关注这个问题。对于二氧化碳在大气中的浓度，IPCC（政府间气候变化专门委员会）设定的目标是550个PPM，中国在巴黎峰会上已经非常积极地促成了巴黎峰会协议的达成。2050年我国将减排2/3，完成这个目标是非常艰巨的任务。
在三种常规燃料中，石油、氢、电作为动力源适用于三种范围。在行驶里程相对较短的范围，电动占优势；中等距离则是混合动力、插电式混合动力相对占优势；在大型车、长距离行驶中，能量消耗特别大，可能燃料电池、氢燃料电池会占优势，这部分此前以柴油机为主要动力源。
中国为什么选择发展新能源汽车？我认为其战略意图包括应对能源安全挑战的可持续战略，环保战略，还有提升产业竞争力的强国战略。但按我的理解，强国战略估计是排在第一位的。
其实对于这三个战略，各个国家的排序都不太一样，同时也在变化。以美国为例，最开始是将能源安全排在第一位的，但是现在也慢慢转变为产业竞争力第一位。
欧盟一贯以低碳发展为第一目标，但其中隐含了产业技术竞争力的目标。三个目标虽然是三个战略，但是有优先级之分，一个为优先级，其他两个包含其中。所谓战略是道德制高点和利益诉求的统一，一定会有国家利益的选择在其中。
我们研发的主攻目标是要建立新能源汽车能源动力系统技术平台。不管是油电混合动力、纯电动还是氢燃料电池，这中间相对简单的是纯电动，包括电池、电机、电控，对于油电混合动力技术而言就是加上内燃发动机，对燃料电池产品而言则必须加上燃料电池，所以相比之下混合动力的难度会更高，而燃料电池类最高。
发展路径的“惑”与“解”
什么样的新能源汽车发展路径适合中国？中国交通体系的特色又在哪里？从中国交通体系的“点线面”模型来看，与国外不同的是，中国大城市特别多，称之为“点”或者“大城市群”，北京、天津实际是一个点，是由公交连接起来的。从上海到附近城市也都是由公交连起来的。“线”指的是300公里以上的城市间干道。广大的农村是“面”。
这是中国交通不同于欧洲、美国和日本的一个非常突出的特色，我们的交通体系包括城市交通、干线交通和农村城市交通，而且交通工具——客车、公交系统是世界一流的，我们的干线高铁是世界一流，我们的农村城镇电动自行车也是一流的。在这三个点上，新能源城市客车达12万辆，占全球的95%以上；电动自行车接近3亿辆，中国解决交通的方式世界独一无二，很有特色。我们的汽车在这样一个交通体系下运行，所以我们必须在这个体系下思考汽车产业的发展问题。
我们认为小型微型电动化的交通工具应该非常适合这个交通体系。中国采取“纯电驱动”战略，而丰田、奔驰、通用、大众、本田、现代等国外汽车公司的战略取向是混合动力、燃料电池，即发动机优先战略。以特斯拉为代表的新型电动汽车属于豪华产品、另外还有中端电动车和低端电动车。目前在纯电动汽车领域，还有很多的外行企业正在进入。
另一种战略是与智能化战略相配合的，仅仅有电动汽车不一定能成功，但是如果“可再生能源+电动汽车+智能化”就很有可能成功，不一定会输给传统大汽车厂商。这一势头日趋明显。
中国在这种情况下应该走什么路？不少国内大型汽车企业的管理层很纠结，究竟向谁学习？我了解到的初步情况是，本田、丰田这样的公司很难学、很难跟，或者说跟完之后很可能没有什么技术积累。此外，整个国家的新能源汽车战略也不可能完全跟随特斯拉的战略。
现在我给汽车厂家管理层的建议是，根据中国的情况，根据我们的基础，日产的电动汽车发展路径，我们可能会好学一点，好跟一点。
中国融入世界新能源汽车的发展主流中，创造适应中国交通体系的纯电驱动技术特色的优势是什么？我们把它分成三个区域。第一个区域就是形成小型电动车的特色，把它作为国民车；第二个区域，形成全电型插电式汽车，即在有电时是发动机不工作的插电式混合动力车型；第三个区域，形成电电混合的燃料电池车型特色，这与丰田、本田不一样。这就是未来的战略取向。
三股市场驱动力
2015年中国新能源汽车销量成为世界第一，结构上有几个特点：第一，纯电动乘用车以微型电动轿车为主，占85%；中高端的纯电动轿车以插电式为主，尤其是SUV；另外，大中型新能源客车发展得非常快。
国内实施的纯电驱动战略，表现在车型战略上是“两头挤”，一头是大中型城市用车，一头是小型电动轿车，中间是插电式混合动力汽车，现在看来，这个格局基本形成，现在的数据基本符合当时的判断。
另外，我们当初规划的新能源汽车“十二五”三步走战略，就是从酝酿期到导入期再到成长期，我们希望在2015年结束导入期，结束导入期的一个重要标志就是新能源汽车销量占当年全国汽车总销量的1%左右，这在2015年已经实现。现在这一领域处于从导入期到成长期的过渡期。
值得注意的是，1%是一个很重要的数字，如果新产品在汽车总销量中达不到1%，它就有可能回归到0，假如过了1%，就有可能普及，这是一个非常重要的门槛。所以我们认为，从现在看新能源汽车往回退的可能性不大，怀疑的声音也越来越小。
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今后几年新能源乘用车会怎么发展，我个人认为有三股重要的市场驱动力：第一、新能源乘用车补贴政策基本关闭；第二，非补贴性激励政策的作用越来越大，尤其在北京，现在实行的不摇号、不限行、不限购政策对新能源汽车的推广是有利的；第三，油耗法规让厂家越来越难，会倒逼厂家发展新能源汽车。此外，还会有积分交易、碳交易等政策接替补贴性政策，政策工具还是够用的，空间也比较大。
未来乘用车发展的主力车型有以下几种，一种是纯电动车，从性价比来看我认为是A级以下，我一贯主张纯电动应当走小型车路线，类似特斯拉的豪华车型不是我们的主体，少量做一些是可以的。
而且，豪华电动车也不一定环保，能耗也比较大；第二种是还没有发展出来的增程式电动车，宝马i3就是很好的增程式电动车，这一领域还是有潜力的，现在影响其发展的主要原因是标准法规不太合理；第三种是插电式混合动力车，以A级以上的车型尤其是大SUV为主。
纯电动车小型化是未来的发展趋势，这应该是形成中国品牌在纯电动车甚至是在新能源汽车领域国际竞优势的一种车型。下一步主要是提高性价比，包括所谓的里程成本比的问题。我们不是做不出续驶里程达到500公里的电动汽车，而是市场可能不需要这种产品，因为太贵了。
三大改进与三个问题
下一步应该如何发展？首先是针对电池性能的改进、能量的提升，确保在能量提升的同时寿命尽量不下降，但现在是有难度的。比如将电池的比能量提升一倍，今后五年就能做到，但是寿命可能下降，这是一个问题。
另外，安全系统的成本也是要考虑的，安全是靠技术保证的，未来的安全挑战会不断增大，但并不是不能做到，这需要技术的保障。保障安全就需要成本，怎么控制成本？当然，我们可以通过电池的回收利用做到这一点，这个前提是电池寿命不能降太多，否则利用价值就不大了。
第二，整车的电耗下降。现在电动车的综合性能指标就是百公里电耗，目前还有很大的提升空间，主要靠制动能量回收、提升电机效率、轻量化技术的应用，还有空调和暖风系统需要改进。
第三，充电设施的便利。充电设施越便利，消费者对于里程的焦虑就会降低。我现在开的电动车续驶里程是160公里，每天上班就用220伏的电源插座在实验室充电，并不觉得160公里有多短，在市内也够用。关键问题是有没有便利的充电设施，不依赖充电桩或充电站，只在实验室充，这种情况下就不会感觉有什么不方便。
未来SUV的插电化也有可能成为重要的发展趋势。中国消费者喜欢SUV，自主品牌的销量有相当部分也靠SUV，现在量已经非常大了，约660万辆，再过几年会超过千万辆。这种车型的问题是油耗偏高，如何在解决问题的同时又不降低它的动力性？插电是最好的模式，比亚迪唐的畅销，并能卖出高价，我想就已经证明这一点。
本田、丰田的发动机效率已达38%以上，我们才30%—35%，这就是我们长期积累的差距，是基础性的，但可以靠电池来弥补一些。
虽然目前国内新能源汽车的发展有很多好的势头，但还有几个问题：第一，补贴依赖。第二，安全风险。第三，国际竞争。补贴依赖主要是商用车领域的问题，对乘用车而言，可能只有第三个问题是最重要的，前两个问题基本不存在。
展望“十四五”三大趋势
未来这个产业的发展趋势是怎样的？“十三五”新能源汽车的科技发展趋势也就是“十四五”的产业趋势，有三点：
第一是动力深度电气化。第三次工业革命推动能源动力化转型升级，动力蓄电池、新燃料电池、太阳能电池等能源技术突飞猛进。动力电池的发展趋势是比能量提升，动力成本下降，但是安全性、耐久性、动力性面临的挑战很大。
第二是车身底盘轻量化。工业4.0带来制造技术的发展，材料以前是从宏观层面进行设计的，现在可以从宏观层面到原子层面进行操作。今后车辆使用的轻量化材料，两个人就能抬起来，也许将来可以买个壳回去，夫妻两人就把车身换了，这也是未来的趋势。
新一代的电动车底盘回归车身轻量化，尤其是宝马i3，采用了碳纤维车身，将来全面实现智能化之后，碰撞的可能性也大幅降低，车身就不用做得特别结实，这就为车身的个性化、定制化以及花样翻新的多样化都提供了技术基础。既然车身如此，3D打印也不是问题。
第三是整车智能网联化。“互联网+”的产业融合与产业跨界的大潮下，机器人开车可能比人更专业。我认为这个未来不会太遥远，国外厂商的智能汽车尤其是有辅助驾驶功能的产品两三年后就开始卖了。下一代互联网、车联网、网联车的技术将实现突破，以电动汽车为储能终端的能源互联网、汽车互联网、信息互联网会相互交融。
我们国家的新能源汽车经过多年积累，在国家政策的支持下产业推广已经走在世界前列。我们现有的技术、政策不断优化完善，大约可以支撑十年。下一个十年，能源、信息、材料三大科技将迅猛发展，并处于在汽车平台集成展现、集中爆发的关键时期。要抓住战略机遇，必须将我国汽车产业与能源产业、信息产业相结合，在电动化、智能化、轻量化等下一代技术中与先进国家齐头并进。
现在的新能源技术支撑十年也许问题不大，但是我们必须为下一个十年，也就是2025年之后做好准备。仅依靠汽车产业还不够，必须实现大开放，融入我们有优势的能源产业，形成规模更大、范围更广的新一代汽车产业。我认为，这两个方面如果相互配合好，2025年之后，在我国下一代汽车科技的支持下就可以实现中国的汽车强国梦。
2020年中国能源展望 第5篇
一、国际分布式能源发展现状与经验借鉴
（一）概述
分布式能源的概念起源于国外，西方发达国家早在30年前就开始探讨如何解决电网安全、能源高效利用等问题。美国电力公司最早起用DG（Distributed Generation）的概念，主要指分散在用户端的小型发电设备，被视为一种保障电力安全的手段。随着科技的进步，欧洲国家引入风能、太阳能、地热能以及生物质能等可再生能源技术，将分布式能源的概念做出了延伸，向DER（Distributed Energy Resources）转变，强调多能源互补的网络化资源利用系统。而在日本，更重视ES（Energy Storage）的概念，强调电热冷的蓄能技术，与分布式能源配套运行，自成体系成为一种经营模式。
在政府的引导和鼓励下，欧美日等发达国家的分布式能源发展迅猛，政府通过优惠政策、统筹规划、技术支持以及制定合理的价格机制和并网标准，不断提高分布式能源在整个能源系统中的比重，其中欧盟国家平均比重已达到10%左右、美国约为4.1%、日本约为13.4%。
（二）主要国家分布式能源发展分析
1、美国分布式能源发展分析
分布式能源系统的发展最早起源于美国，起初的目的是通过用户端的发电装置，保障电力安全，利用应急发电机并网供电，以保持电网安全的多元化。1978年美国开始提倡发展小型热电联产，提高能源利用效率。1999年，美国提出大力推广应用分布式能源系统，并计划到2020年达到50%以上的新建商业设施和大学设施采用分布式供能系统，同时15%的现有建筑改用冷热电三联供。目前美国已经有6000多座分布式能源站，仅大学校园就有200多个采用分布式能源站供能，大多数以天然气为燃料，其中30所冷热电厂装机容量超过10MW，生产的电力不仅满足学校使用，还将剩余电力送入电网。2001年，美国政府颁布了IEEE_P1547/D08“关于分布式电源与电力系统互联的标准草案”，并通过了有关的法令让分布式发电系统并网运行，并在2001年7月召开的第107届国会众议院会议上，提议给予热电联产系统优惠政策。根据EIA《美国2011能源展望》指出，2011到2035年，美国将在分布式能源和建筑节能方面新增110亿美元的投资，预计2010年～2020年间将增加9500万kW分布式能源发电项目，届时将分布式能源的比重提高到28%左右。
2、欧洲分布式能源发展分析
在欧盟，德国、荷兰等国的分布式能源系统发展水平均已居世界领先水平，各国政府都在免税、补贴以及电力发展指南方面开展研究，纷纷出台刺激热电联产热负荷增长的措施，积极支持和鼓励分布式能源的发展。同时，欧盟要求各成员国在电网系统和税率上支持分布式能源，尽可能为高效小型分布式机组并网提供方便，并批准了强制购买热电联供和可再生能源发电的政策。
欧盟分布式能源的发展以天然气为主要燃料，但与可再生能源发展紧密结合，如德国、意大利对光伏装机进行大规模的财政补贴，利用安装在屋顶的太阳能光伏发电系统，实现零排放。法国对热电联产投资给予15%的政策补贴。英国同样也通过能源效率最佳方案计划来促进分布式能源系统的发展，目前包括英国女王的白金汉宫和首相的唐宁街10号官邸都采用了燃气轮机分布式能源站。
3、日本分布式能源发展分析
在日本，分布式能源系统已发展成为一项重要的公益事业，由于缺乏能源资源，政府高度重视提高能源的利用效率。目前日本国内均在大力发展分布式能源系统，微型燃气轮机、燃料电池、太阳能发电等技术发展较快。1986年日本通产省发布了《并网技术要求指导方针》，是分布式能源系统并网可以实现合法化，1995年日本更改了《电力法》，并进一步修改了《并网技术要求指导方针》，保障了分布式能源系统的多余能量可以送入电网，并要求供电公司对分布式能源系统提供电力保障，并规定了热电联产的上网电价高于火电上网电价。
4、丹麦分布式能源发展分析
丹麦是目前世界上分布式能源推广力度最大的国家，分布式能源在丹麦全国能源系统中的比重接近60%。由于大力推广分布式能源的发展，丹麦的废气排放量已经大大降低，近30年来，丹麦国民生产总值翻了一番，但能源消耗只增长了7%，污染排放下降13%，创造了“减排和经济繁荣并不矛盾”的“丹麦模式”。
在推广分布式能源发展方面，丹麦政府主要依赖法律和政策手段，出台《供热法》和《电力供应法》等法律法规，明确提出对分布式能源给予鼓励和支持，制定分布式能源建设的补偿和优惠贷款政策。如供热小区中，对热电工程给予信贷优惠；对天然气热电站，给予30%的无息贷款和较为优惠的电价补贴。
（三）国际分布式能源发展经验分析
从上世纪70年代分布式能源从美国发展起步开始，经过40多年的大力推广，从目前的发展效果来看，分布式能源在节能减排上切切实实发挥了很大的作用，各国在分布式能源发展方面也积累了不少经验，反映了分布式能源在世界范围内大发展的历史趋势，是全球能源与环境可持续发展的要求，也是分布式能源自身特点所决定的。
1、构建法律政策体系、促进行业健康发展
总结各国发展经验，促进分布式能源的发展，首要问题是法律和法规，要从政策层面上明确鼓励、保护和支持措施，建立起确保分布式能源快速、健康发展的长效机制。如丹麦出台《供热法》和《电力供应法》，对分布式能源明确提出了予以鼓励和支持的政策。日本通过发布《并网技术要求指导方针》和修改《电力法》，使分布式能源可以合法并网，确保拥有分布式能源装置的业主，可以将多余的电能反卖给供电公司，并要求供电公司为分布式能源业主提供备用电力保障。在美国，2001年开始实施《关于分布式电源与电力系统互联的标准草案》，并通过了有关的法令让分布式发电系统并网运行和向电网售电，2005年美国颁布《能源法》，要求所有自治州的建筑物必须配备双向测量和能源管理系统，并出台各种税收和激励政策。
2、统筹能源长远规划、引领行业有序发展 构建分布式能源发展的长期规划，突破核心技术，建设典型示范项目，引领行业有序发展。美国能源部于2001年开始制定美国分布式能源发展的长远规划，计划到2015年，全国50%的新建商用、办公建筑采用燃气分布式能源，现有类似建筑的15%改用燃气分布式能源，到2020年建成世界上最洁净、最有效、最可靠的分布式电能生产和输送系统。日本能源贸易工业部2004年发布长期能源规划，强调分布式能源和微网系统的发展，规划到2030年前将分布式能源的比重提高到20%。
3、完善价格补偿机制、解决余电并网难题
天然气气价和并网接入是发展分布式能源的关键因素，国外发展经验显示，建立和完善合理的气价、电价机制，允许分布式系统上网、并网，实现系统内能源的供需平衡，对促进分布式能源发展有着重要意义。荷兰从1988年启动热电联产激励计划，通过优惠政策重点扶持小型热电机组的发展，并出台《电力法》，强制规定供电部门接受分布式能源电力上网，并对售电征收最低税率，目前荷兰40%以上的电力来自天然气冷热电三联供系统。德国将分布式能源开发纳入区域发展规划，工业、医院、住宅等在建筑设计中为能源设备预留空间，并考虑噪音等对天然气热电冷设备选址的影响，充分保障项目落地和获取许可审批。同时，大力发展智能电网，安装智能电表，引进双向计量方式，使电网与分布式能源系统有效对接。澳大利亚联邦科学与工业研究机构在纽卡斯尔建立能量中心（CNC），着力建设澳大利亚最先进的分布式能源系统研究、开发中心，包括分布式能源系统的标准研究、技术展示、微型电网实验室、控制调度系统和电池储能系统等。日本在1995年更改了《电力法》，并进一步修改了《并网技术要求指导方针》，保障了分布式能源系统的多余能量可以送入电网，并要求供电公司对分布式能源系统提供电力保障，并规定了热电联产的上网电价高于火电上网电价。
4、突破核心技术研发、降低产业发展成本
在美国，由加州大学等机构牵头，针对分布式能源系统开展深入研究，主要开发能够就地生产、规模小、模块化设计的先进发电、储能技术，包括微型燃气轮机、内燃机、燃料电池和先进能量储存技术，进行新材料、电力电子、复合系统以及通讯调度、控制系统等方面技术的研发，从电压的稳定性、负荷流、电能质量、系统安全性、稳定性等方面研究分布式能源系统和储能设备对电网的影响，研究确定分布式能源系统的孤岛运行方案等。丹麦大力推进大型公司和研究机构合作，力求在需求回馈、消费方调控和能源储存等相关技术领域取得突破，实现经济增长和市场开发的双重效应。日本在重视分布式能源建设的同时，重点开展微型燃气轮机、燃料电池等技术研发，广泛推行各种先进的分布式发电产品，如各种用于发电的燃料电池等。
二、我国分布式能源发展现状分析
（一）国内对分布式能源的认识
2000年，国家四部委在《关于发展热电联产的规定》中正式提出：“鼓励使用清洁能源，鼓励发展热、电、冷联产技术和热、电、煤气联产，以提高热能综合利用效率”，并推出了一系列的鼓励政策，在北京、上海、广东等地开展分布式能源的推广应用。
2004年，国家能源局在《关于分布式能源系统有关问题的报告》中，对我国发展分布式能源做出指示：“分布式能源是近年来兴起的利用小型设备向用户提供能源供应的新型能源利用方式。与传统的集中式能源系统相比，分布式能源接近负荷，不需要建设大电网进行远距离高压或超高压输电，可大大减少线损，节省输配电建设和投资费用；由于兼具发电、供热等多种能源服务功能，分布式能源可以有效地实现能源的梯级利用，达到更高的能源综合利用效率。分布式能源设备起停方便，负荷调节灵活，各系统相互独立，系统的可靠性和安全性较高；此外，分布式能源多采取天然气、可再生能源等清洁能源为燃料。较之传统的集中式能源系统更加环保。热电联产是目前典型的分布式能源利用方式，在发达国家已经得到广泛的推广利用”。
2011年，国家能源局在《关于发展天然气分布式能源的指导意见》（发改能源[2011]2196号）中，给出了天然气分布式能源的定义：天然气分布式能源是指利用天然气为燃料，通过冷热电三联供等方式实现能源的梯级利用，综合能源利用效率在70%以上，并在负荷中心就近实现能源供应的现代能源供应方式，是天然气高效利用的重要方式。与传统集中式供能方式相比，天然气分布式能源具有能效高、清洁环保、安全性好、削峰填谷、经济效益好等优点。
和西方发达国家相比，我国对分布式能源的认识相对较晚，且以天然气分布式能源为主，而在欧美等国，基于可再生能源的分布式发电技术也是作为分布式能源一部分，如光伏发电技术、风能发电技术、燃料电池发电技术、生物质能发电技术以及蓄能技术等。
（二）我国分布式能源发展现状
在政府和企业的大力支持下，近10年以来，国内分布式能源项目得到了大力推广，但由于起步较晚，总体上看和发达国家相比还有很大差距，仅在北京、上海、广东等地发展较快，以天然气分布式能源形式为主。
1、区域式分布式能源发展现状
2009年，广州大学城分布式能源站正式投产，成为国内首个区域式的分布式能源项目，开启了中国发展和利用分布式能源的时代。项目主要为广州大学城提供电能和热能，采用2×78MW燃气轮机其中热采取直供方式，但由于电网公司前期已建成岛内配电网，电网公司援引电力法限制分布式能源站直供电，只能通过电网向大学城供电。
2010年以来，在广州大学城项目的示范和引导下，全国各地又有十余个区域式分布式能源项目在前期论证和审批中，均是依托于当地工业园区或商贸物流区，利用天然气发电，同时利用烟气余热为区域内用户供冷或供热，如广西南宁华南城分布式能源站、江西华电九江分布式能源项目、上海莘庄工业园分布式能源项目等。
2、楼宇式分布式能源发展现状
楼宇式分布式能源主要针对单一的楼宇型用户，规模相对较小、系统比较简单，用户的负荷随季节和工作生活规律而变化，供能面积一般在几十万平米以内，包括办公楼、商场、酒店、医院、学校、居民楼等用户都可以建设。如上海浦东机场能源中心作为浦东机场最为关键供冷供热主站，采用一台4000 kW 的燃气轮机发电，以天然气为主要燃料，集成燃气轮机热电联产系统，于1999年底投入运行。在北京，2003年市燃气集团监控中心建成燃气内燃机三联产系统，采用1台480kW和1台725kW的燃气内燃机，为32 000m2大楼建筑提供电、热和空调需求，成为北京市第一个利用天然气热电冷三联产的示范工程。2009年，杭州七堡天然气三联供项目投产，采用4台65kW燃气轮机，为杭州燃气公司9000m2办公楼提供冷热电负荷。
3、可再生能源分布式发电发展现状
在国家对可再生能源发展的大力支持下，近年来，我国风力发电和太阳能发电发展非常迅速，装机容量都已排在世界前列，但我国可再生资源具有能量密度底、分布不均衡以及远离消费中心的特点，目前主要还是采取集中规模化的发展思路，建设大规模发电站，配置远距离输送线路，这与分布式发电的概念还相距较远。统计资料显示，截止2011年底，我国风电装机容量已经超过6000万kW，光伏发电装机容量累计达到3GW，但其中作为“金太阳”工程的实施成果，仅有110万kW的太阳能光伏发电容量是在用户侧建设利用。
（三）对我国发展分布式能源发展分析
1、为推动分布式能源发展，国家已经出台了多项积极政策，但在有关天然气价补贴、并网接入、投资补贴等方面优惠目前还主要停留在方向上，且分散在《节约能源法》、《可再生能源法》等法规的相关章节内，缺乏具可操作性的实施细则、技术标准和配套措施，需要进一步明确和落实相关法律、法规及政策细节。
2、各方面对分布式能源的宣传还不够，从政府到居民各层次对分布式能源的认识不足，多年来形成的“大的必然就是好的”电力发展理念一时难以转变。分布式能源的发展是以分散在用户端的形式存在，是基于先进的节能工艺、控制技术、环保理念和人性化设计基础上的新技术，以传统的小机组或小火电的观点来看待分布式能源系统，都会大大阻碍分布式能源技术的推广。
3、由于发展起步较晚，而分布式能源技术涉及的专业面比较广，目前我国分布式能源相关的技术标准还是接近空白，甚至对分布式能源的基本概念和术语都还没有统一的标准，技术标准体系和建设平台还有待完善。
4、目前，分布式能源并网接入在法律、政策、技术以及计量方面都还存在着诸多障碍，和国外发达国家相比还有一定的差距，不过随着《分布式发电管理办法》和《并网管理办法》的出台，相关问题会大大改善。此外，分布式能源站一般分布在城市中，对系统噪音、尾气以及热岛效应等排放的要求相对更加严格，在项目建设过程中需要在技术优化、环保设计以及宣传普及上做更多工作。
三、华电集团发展分布式能源的现状和规划
（一）华电集团分布式能源项目开发进展
作为国内首个向分布式能源领域进军的发电企业，中国华电集团公司早在2009年，就已经投资建成国内首个分布式能源项目—广州大学城分布式能源站。经过多年的运行，凭借着高效、节能的优势，大学城能源站的运营取得了良好的社会效益，最大限度保证了大学城区域热、电用户需求，各项排放指标、氮氧化物、厂界平均电场强度、平均磁场强度等指标均远远低于国家排放标准，生活污水及工业污水基本做到零排放，各项性能参数均达到或接近设计水平，成为我国分布式能源发展的里程碑式起点，项目因此荣获“中国分布式能源十年标志性项目”。
截止目前，华电集团正在建设华电厦门集美分布式能源站等多个工程项目，并在郑州、上海、江西九江、北京丰台、广西南宁、天津北辰、河北迁安等地开展分布式能源项目的前期工作，与多处地方政府签订了分布式能源项目开发协议。预计到2015年，华电集团的分布式能源项目总装机容量将达到650万kW，到2020年装机规模将超过1000万kW。
产业化方面，2011年8月，由华电集团控股，在上海和GE公司合资成立了华电通用轻型燃机设备有限公司，主要生产航改型燃气轮机和开展部分部件生产的核心技术转移工作，为提高分布式能源系统核心技术的国产化提供了良好的平台。
在国内分布式能源行业领域，目前华电集团已经走在发展的前列，天然气分布式能源和可再生能源发电系统建设方面积累了一定的工程实践经验，未来随着国家支持分布式能源发展政策的进一步出台，华电集团还将取得更大的辉煌。
（二）华电集团分布式能源技术研究进展
1、依托实际工程开展技术优化和应用 2009年，依托广州大学城项目，华电集团完成了《分布式供能系统集成技术研究与应用》科技攻关项目的研发，取得了显著的经济效益：余热锅炉低压蒸汽进入补汽式汽轮机的使用，在不增加燃料消耗的前提下可额外增加上网电量约为3250万千瓦时，每年将为业主增加约2500多万元的纯收入；余热锅炉尾部受热面的改进，每小时可以额外得到290t/h的生活热水，每年将为业主增加600万元左右的收入；热水型溴化锂制冷机的使用，与电空调相比，每年可以节省30多万元的电费开支。全年综合效益增收3000多万元。
2、积极承担国家级科研项目
目前，华电集团在国内百kW和MW级地面燃气轮机总体性能设计，压气机、燃烧室、涡轮、回热器等关键部件的设计与研制，分布式供能系统集成与设计优化分析，以及典型工程示范等方面开展了许多工作。包括：主持承担国家973计划项目“多能源互补的分布式供能系统基础研究”，承担和参与“十一五”国家高技术研究发展计划（863计划）立项支持的全部4个MW级分布式供能的示范工程研究课题，承担国家863重点项目“单转子双轴1MW 级燃气轮机研制及其在冷热电联供系统中的应用示范”、“1MW级微型燃气轮机及其供能系统研制”、“百千瓦级微型燃气轮机研制”等燃气轮机等关键设备研发工作，开展分布式联供示范系统的系统优化集成和示范系统研发工作。
3、构建国家级技术研发（实验）平台
为响应国家发展战略，构建国家能源科技创新体系，满足能源行业发展和技术进步的要求，推动分布式能源技术研究和推广应用，2011年，华电集团和中国科学院工程热物理研究所共同申请，承建“国家能源分布式能源技术研发（实验）中心”。2011年6月，完成研发中心的申请工作，并已通过国家能源局对研发（实验）中心建设方案和技术方案的评审。2011年9月，国家能源局批复设立国家能源分布式能源技术研发中心（《国能科技【2011】328号国家能源局关于设立第三批国家能源研发中心（重点实验室）的通知》），依托中国华电集团公司和中科院工程热物理所共同建设。
目前，研发（实验）中心已经完成组织机构建设，下设了标准及规划、燃气动力技术、生物质能动力技术、太阳能风能技术、动力余热利用技术、蓄能及控制技术、电网接入技术、系统集成及设计、建筑节能及空调、测试技术等10个研究室，将在加强国际交流与合作，构建分布式能源系统测试、应用研究平台，承担国际科研合作项目，打造国内分布式能源高层次人才培养基地等方面开展工作。
（三）华电集团分布式能源发展战略规划
1、做好分布式能源开发战略布局
作为国内分布式能源领域的先行者，华电集团陆续在全国沿海发达地区和天然气主干管网经过的中心城市布局，目前已在天津、河北、山东、江苏、浙江、上海、广东、广西、湖北、湖南、江西和陕西等省市区的中心城市启动了一批分布式能源项目前期工作，其中江西九江城东港区、天津北辰、南宁华南城、河北迁安、西安火车北站、上海莘庄等六个分布式能源项目已经通过核准，其中九江城东港区和南宁华南城两个项目已经江西省发改委和广西发改委分别上报国家能源局，申请列入国家分布式能源示范项目。
此外，在可再生能源开发利用方面，华电集团积极响应国家号召，大力发展风能、太阳能、生物质能和小水电等可再生能源发电项目，目前在安徽、山东、湖北、湖南、宁夏、青海等地区开展可再生能源发电项目前期工作。
2、重视分布式能源技术研发和成果转化
华电集团将勇担重任，努力建设好国家能源分布式能源研发（实验）中心，着力打造国内一流、国际先进的分布式能源技术科研创新和交流合作平台，将加快现有科研力量整合和人才培养，引进和利用好高端技术人才，与中科院、浙江大学等国内一流科研院所合作提高科技研发能力，通过与GE、西门子等国际一流企业合作提高技术成果转化效率，确保华电集团的分布式能源开发稳步发展、创新发展。
3、合理制定分布式能源项目开发中长期规划
为了进一步规范华电集团分布式能源建设管理，保证投资科学合理和风险可控在控，华电集团将公司分布式能源开发事业进行了细分和规划，形成三步走的战略规划，以最大限度地促进华电集团分布式能源事业的高效、稳定、可持续发展。
1）典型示范阶段
于近期启动一批分布式能源项目，选择在地域、用户、并网接入等方面有代表性的项目作为典型示范工程，用2～3年的时间，积累和完善典型示范工程在投资建设、工程设计、施工管理以及运行维护等方面的经验，解决国内典型分布式能源系统集成、测试技术研究和应用，完成相关标准体系建设和标准制定。
2）推广应用阶段
总结典型示范工程建设经验和技术成果，全面推广发展分布式能源，基本解决部分分布式能源系统核心装备的国产化，装机规模力争在2015年达到650万千瓦。
3）大规模开发建设阶段
到2020年，在全国规模以上城市推广使用分布式能源系统，装机规模达到1000万千瓦以上，初步形成自主制造的产业。华电集团将继续秉持励精图治、锐意进取、开拓创新的精神，与国内同行一道携手并进，为繁荣我国分布式能源发展、促进我国能源结构调整的顺利实施和保证国家节能减排战略实现贡献力量。
四、对发展我国分布式能源的思考和政策建议
（一）科学决策、完善法律法规
1、加大宣传力度、提高公众认知
目前，国内对分布式能源方面的了解，无论是公众用户还是决策者都还需要进一步加深。国家需要加大宣传力度，尽快确定和统一分布式能源的定义，普及分布式能源系统在能源效率、可再生能源利用、装机规模、分散接入、节能减排、科学环保等方面的优势，为分布式能源的大发展打好群众基础。
2、完善法律法规建设
国外经验告诉我们，新兴行业的发展需要法律来保驾护航，只有从国家法律、法规层面落实相关政策，才能真正确保分布式能源快速、健康和持续发展。随着国内各方面对发展分布式能源需求的不断增长，迫切需要在目前现有法律、法规和政策基础上，形成集中统一的、更具可操作性的实施细则和配套措施，在财税、金融等方面专门出台相关的扶持政策，在电价补贴、接入系统投资、节能奖励等方面给予优惠政策，将促进产业发展、制定合理价格机制、解决发展瓶颈的利好政策落实到实处和细节。
3、改善分布式能源并网管理
分布式能源是分散在用户端的供能系统，和传统集中式发电形式相比，分布式能源具有分散接入、规模小、独立灵活、因地制宜、按需供应的特点，是对传统能源利用形式的一次彻底革命，同样也会触动各方利益，特别是并网接入问题。分布式能源要发展，必须积极推进电力体制改革，改善并网接入管理，进一步明确电网企业在分布式能源系统发展上的责任和义务，确立全额购电的基本原则和合理的可持续发展的标竿电价，鼓励电网企业支持分布式能源的发展，为分布式能源大规模商业化发展创造条件。
（二）加快行业标准建设，通过科技创新促发展
1、构建行业标准体系，加快制定分布式能源技术标准 标准是对行业长期研发成果和实践经验的归纳，是产品和技术合格的判定依据，同时也能作为宏观调控的技术手段。构建分布式能源行业的标准体系和编制技术标准，是保证分布式能源产业健康、有序发展的关键所在。
2、重视基础技术创新，加快分布式能源关键技术国产化 分布式能源技术在我国的发展还刚起步，关键技术如燃气轮机技术、太阳能和风能发电核心技术、高效蓄能技术等，严重依赖国外发达国家，严重阻碍国内分布式能源产业的发展。因此，国家应加大科研投入，组织各方技术力量，重点解决关键技术的自主研发和产业化，提高分布式能源系统运行效率，改进分布式能源项目设计技术，积累分布式能源系统运行管理经验，不仅关系到降低投资成本、提高投资者积极性以及增强分布式能源技术市场竞争力等问题，同时为大规模的技术推广应用奠定坚实基础。
（三）科学合理制定分布式能源产业发展规划
在我国，近年来风能和太阳能的开发都经历过风暴式的增长过程，其结果除了带动行业快速发展的同时，也导致了产能过剩、开发过度无序、行业内恶性竞争等后果。因此，发展分布式能源，应该汲取国内其他相关行业发展的经验教训，根据行业科技进步、标准体系完善程度、用户需求发展以及行业内实际生产投资能力，在适合我国实际国情的基础上，科学合理地制定短中长期发展规划。政府在制定城市能源消费结构、城市能源发展规划以及城市热电联产规划时，也应给予天然气冷热电联产能源系统以适当的发展空间，做好分布式能源规划工作。
在可再生能源分布式发电方面，目前我国已经出台了《可再生能源中长期发展规划》，应该将其纳入到国家可再生能源发展规划中进行统一考虑，重点对城镇、边远地区分散式接入的可再生能源发电系统进行规划，作为现有可再生能源发展规划的有力补充。
五、对我国分布式能源科技创新发展的建议
为进一步贯彻落实《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》和《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》，面向分布式能源发展的实际需求与科技前沿，发挥科技在产业发展过程中的支撑与引领作用，“十二五”期间，建议国家支持在标准规划、动力技术、余热利用以及蓄能技术等方向重点开展研究和创新工作，加快推进分布式能源核心技术自主产业化，推动我国分布式能源产业健康可持续发展。
（一）发展目标
在“十二五”期间，重点突破中小型燃气轮机、太阳能利用、风能利用、生物质能利用以及蓄能等分布式能源核心部件的关键技术开发，掌握具有国际领先水平的新工艺和新技术，形成我国完整的分布式能源核心技术研发、装备制造、工程建设和运行维护的技术成果转化服务体系；构建分布式能源技术国家标准体系和系统集成、检测平台；培育一批高水平的科技创新队伍，建设我国分布式能源技术的交流合作平台，全面提升我国分布式能源技术研发的国际竞争力，促进我国分布式能源装备制造和技术服务产业发展。
（二）重点方向和任务
1、政策与战略研究
研究分布式能源的国内外政策法规；研究适合我国国情的分布式能源发展战略；研究我国分布式能源的产业发展规划、立项管理、并网管理、运营模式、电价机制以及优惠政策等。
2、核心技术研发 1）动力技术研究
研究高速小型燃气轮机、高速透平膨胀制冷机和发电机的轴系运行特点；研究小型燃气轮机的制造工艺；研究基于高速气体轴承-柔性转子结构轴系与压气机、涡轮及发电机的一体化设计技术；以高速柔性轴系一体化、耦合调频技术、非线性振动测试分析和故障诊断技术等为主要技术手段完成部件和子系统的结构集成研究等。
研究航改型燃气轮机的配套关键技术及装备工艺；研究航改型燃气轮机部分非核心部件的自主技术和国产化等。
研究分布式可再生能源发电技术；研究燃料电池发电技术；研究化石燃料与中低温太阳热能品位互补技术等。
2）余热利用技术研究
研究动力余热驱动的功冷并供循环技术；研究正逆循环耦合的机理，寻求适应低品位动力排烟余热大温度区间梯级利用、功冷并供的新方法；研究变工况下的分布式供能系统能量转换特性等。
3）蓄能技术研究
研究并揭示压缩空气蓄能、抽水蓄能、电容蓄电、化学蓄能等蓄能技术的特点；研究适合分布式能源系统的蓄电技术；研发新型高效蓄热技术；研究主动蓄热型分布式能源系统特点等。
4）系统集成控制技术研究
研究基于设备性能优化的分布式供能系统运行优化技术；研究基于多能源形式匹配和负荷分析的系统集成技术；研究分布式能源控制技术等。
5）微网技术研究
研究分布式能源微网系统功率匹配和平衡控制技术；研究分布式能源微网系统电能质量控制和系统保护技术；研究分布式能源微网系统在并网和孤立状态下的安全稳定运行和无缝切换技术；研究基于可再生能源发电的微电网控制技术；研究分布式发电微网保护技术等。
3、成果转化与集成示范
加快分布式能源系统关键技术的自主研发和产业化，将具有创新性的技术成果在实际工程中推广应用，改进关键设备的生产制造工艺，降低分布式能源项目开发成本，积极推进分布式能源典型示范项目建设，在寒冷气候地区、冬冷夏热气候地区、湿热气候地区，分别选择典型用户，开展分布式供能系统方案设计和应用研究。
4、公共服务平台建设
建设国家级分布式能源公共数据库和信息服务中心，建设国家级的公共研发与试验测试平台，研究分布式能源系统集成和检测技术，建设分布式能源的国家实验室、工程技术中心、产业化基地，推动我国分布式能源自主创新能力建设，推动分布式能源技术进步，促进分布式能源发展。
1）建设公共数据库及信息服务平台
研究建立我国分布式能源政策、法规、技术、标准、专利等各个方面的公关数据库，建设分布式能源公共信息服务中心，推动数据和信息等资源共享，为国家发展战略决策提供技术支持。
2）建设标准、检测与认证体系
研究建立国家级分布式能源标准化平台，构建和完善分布式能源标准体系，制定适合我国国情的分布式能源标准，研究和完善分布式能源设备及系统性能测试评价方法，统一规范认证模式，有效推进分布式能源系统检测、评估和认证工作。
3）建设国家级的科技创新平台
建设分布式能源的国家重点实验室、工程技术研究中心、产业联盟以及产业化基地等技术创新平台，加快推进前沿科技的自主研发和产业化，重视创新科技的工程应用和典型示范作用。
5、人才培养
依托分布式能源领域的重大科研项目、重点学科和科研基地以及国际学术交流与合作项目，加大分布式能源领域学科或学术带头人的培养力度，积极推进创新团队建设，培育一批专业技术过硬、自主创新能力强、具有国际竞争力和影响力的高水平研究团队；进一步完善高级专家培养与选拔的制度体系，培养造就一批中青年高级专家，提高风电自主研发与创新能力。
鼓励分布式能源相关企业聘用高层次科技人才，培养优秀科技人才，并给予政策支持；鼓励和引导科研院所和高等院校的科技人员进入市场创新创业；鼓励企业与高等院校和科研院所共同培养技术人才；鼓励企业多方式、多渠道培养不同层次研发与工程技术人才；支持企业吸引和招聘海外科学家和工程师。制定和实施吸引分布式能源领域海外优秀人才回国工作和为国服务计划，重点吸引高层次人才和紧缺人才；加大对高层次留学人才回国的资助力度；加大高层次创新人才公开招聘力度；健全留学人才为国服务的政策措施；实施有吸引力的政策措施，吸引海外高层次优秀科技人才和团队来华工作。
6、国际交流与合作
结合我国分布式能源发展的需要，针对分布式能源关键动力技术、余热利用技术、系统集成技术等方向，和国外相关领域前沿科研院所进行交流和合作，提升我国分布式能源技术基础科学领域的研究能力。针对我国实际分布式能源项目的特点和技术难点，支持国内科研院所，围绕分布式能源系统关键技术，深入和拓展与国外组织、科研机构以及企业间的技术合作。
针对国内分布式能源领域的人才培养机制、公共技术服务平台建设、检测认证机构建设等方向，与国外发达国际展开合作与交流，借助欧美国家成功经验，提升我国分布式能源技术服务水平。
紧紧围绕国内需求、重点任务等相关要求，有针对性地积极参与国际研究课题，积极参与国际标准的研究与制定；鼓励在华创建分布式能源领域的国际或区域性科技组织；鼓励我国科学家和科研人员在国际组织及国际研究计划中任职或承担重要研究工作，提高我国科研创新水平和国际影响力。
（三）保障措施
1、以企业为主体，采用产学研合作模式，建设分布式能源技术研发、成果转化、工程示范一体化的合作机制，突破分布式能源产业关键技术研究和应用。
2、强化国家宏观协调管理能力，提高科研项目管理水平，合理规划科研力量和资源配置，大力培养和引进高端技术人才，按进度落实“十二五”科技发展规划和目标。
3、加大分布式能源技术研发投入力度，正确引导地方政府、行业内、企业等各种社会资金投入，加强对基础研究、前沿科技研发、国际先进技术引进消化、重点学科建设、科研条件和技术服务体系构建方面的投入。
2020年世界海事技术发展展望 第6篇
发布时间:2011-08-04 浏览次数:291 技术改变世界。多年来，挪威船级社（DNV）的研究和创新部门根据自身在相关领域的专长和能力，提出了对于未来十年的技术展望。DNV新近出版的《2020年技术展望》，探讨并总结了对全球新技术发展和应用具有重大影响的七大趋势。人口：全球人口总量到2020年将超过75亿。西方、中国和日本的人口正在走向老龄化，中东人口却走向年轻化，很多发达国家的工作年龄人口的比例在减小。自然资源的压力、城市化、自然灾难和地区冲突都是造成国内和国际人口迁移的刺激因素。
经济：工业革命将世界经济中心从亚洲转至西方，现在情况正在逆转。全球不同地区间的人口转移意味着越来越多的经济产出将发生在目前的发达经济体之外，这可能会造成更大规模的社会转变，形成新的商业机会，但同时会对环境造成进一步压力。到2020年，全球中产阶级的规模可能会增加一倍，其中亚洲将会占到50%。
治理：当前的政府治理架构主要是在二次世界大战后的环境中形成的，欧盟、金砖四国、维基解密和脸谱等现象那时还未出现，而这些现象对当前世界产生着深远的影响。解决全球化的利弊是很严峻的挑战，还没有形成适合集体行动的治理架构，缺少对全球问题比如金融稳定性、贸易、气候变化、水和安全等的有效而统一的治理，将是未来十年的风险来源。
信息技术：信息技术对个人生活、工商业甚至整个社会产生了巨大影响。信息很容易产生而且可以共享，数据呈指数级增长，进而造成数据检索和安全方面的挑战。随着廉价、小型、功能更强大的计算机的推广使用以及无线连通能力的增强，不仅促进了自动化和泛在计算，同时也产生了与集成软件密集型系统相关的安全和（网络）保安问题。
能源：以环保、可持续的方式以及可支付得起的价格提供能源是人类所面临的重大挑战之一，加之对能源供应安全性问题的考量，这一挑战变得越来越复杂。全球能源消耗到2020年将增长19%，虽然全球能源构成仍然主要是油、气和煤，但未来十年会发生变化，将向低碳能源迈出第一步。
自然资源：资源过度开采是人类所面临的最严峻的挑战之一。水资源将面临短缺，稀土资源稀缺可能会阻碍替代性技术的发展，城市人口的增加会带来新的挑战，但是也带来了废物循环利用的机会。解决这些资源问题虽然任务繁重，但也不是不可逾越的。
气候变化：气候学家认为在未来的三十到五十年内会不可避免地发生重要的不利影响。有些变化已经可以明显察觉到了，如果人们还一如既往，那么全球温室气体排放到2020预计增长20%。未来十年是非常关键的十年，要考虑如何以合理的成本来长久实现减排，同时防止达到不可逆转的倾覆点。全球趋势将会直接或间接地影响未来技术的发展和应用。DNV分析了四大领域的未来技术：海事航运、石化能源、可再生能源及核能，以及动力系统。全世界人口在2020年会达到75亿，成熟经济体和新兴经济体在人口构成和发展程度方面的差异越来越显着。随着生活方式越来越资源密集以及人口的不断增加，海运量注定也将增加。全球船舶数量将不断增加，但不同地区对不同船型的需求大相径庭。
航运业面临着开发可持续的运输解决方案的压力，会要求新建船舶具有更高环保、安全和保安的性能。这就要求更多地开发和实施创新性技术和操作解决方案，特别是提高环保性能和能效。
与材料科学、阻力降低和推进系统相关的哪些技术发展会为面向2020年低能耗概念船的研发做出贡献？ 低能耗船舶——解决能源损失
燃料成本的高涨、市场的变化、整个行业对环境的关注，以及越来越严格的与污染排放和压载水相关的法规要求，这一切都将导致船舶设计建造的重大调整。材料科学、降低阻力、推进系统和能效方面的技术发展将为新概念船舶奠定基础。气泡润滑
通过完善船舶设计可最大程度减低船舶的兴波阻力，但摩擦阻力对大型慢速航行商船的影响更为重要。
气泡润滑系统采用在船体下方喷入气体的方式，通过船舶底部的几个小孔向水流喷射微型气泡，干扰漩涡的产生，从而延迟高度耗散型紊流的产生（一般在船体周围会产生高度耗散型紊流）。与涡流相比，层流的摩擦阻力小，可以降低摩擦阻力。
在2020年前需要解决相关机械装置的不确定性、设备尺寸和技术的可行性，特别是必须消除扩散的气泡与推进器之间可能产生的不利交互作用。气腔系统
在气腔系统中，在船体底部开几个凹槽，泵入压缩空气，填满空间，形成连续气腔，钢铁与海水的接触面就变为更光滑的空气与海水接触面，有效地减少船舶的潮湿表面，减少摩擦力，通过这种方式有可能减少10%的油耗。气腔中的空气会不可避免地散失，需要持续注入气体。
气腔系统的不良副作用是在船体下方产生不稳定的自由表面，在自由表面产生重力波以及气泡扩散到螺旋桨进流区都会造成能量损失。混合材料 通过降低船体重量可以降低污染排放，节约燃料。小型船舶和二级结构采用轻质材料，例如玻璃钢、铝和钛。
可以采用多层金属板和高分子复合材料层压板制造复合材料，纤维-金属层压板具有金属性能（高抗冲击性、耐用性、生产灵活）以及复合材料的性能（强、硬度/重量比例高、抗疲劳和腐蚀性能高），金属层可以是铝或钢板，而高分子夹心层可采用碳纤维或玻璃纤维强化。这些材料在航空业和特种船中的应用为航运界做了示范，但是到2020年前大规模采用还不太可能，主要障碍包括成本高、制造和再回收的挑战以及消防问题。组合推进系统
螺旋桨的效率受到单一设计速度、大桨叶、二冲程柴油发动机和直驱推进的限制。组合推进系统概念综合采用了螺旋桨、吊舱和增效设备（如前涡旋翅和后涡旋翅）。通过流体动力优化，可以把反转吊舱螺旋桨布置在螺距可调整的主螺旋桨后面，在飞羽化中心线螺旋桨旁设置可转向吊舱，提高能效。
这些系统利用了各部分的流体动力优点，通过优化发动机负荷扩大了有效操作范围。
尽管混合推进器的设计和制造费用很高，但这项技术针对不同的利用率和船型（如集装箱船和多用途船）可以节约最高10%的燃料。无压载水船舶
采用梯形船体和横向倾斜船底可以保证空载时的稳定性和吃水，不需要压载水。为了达到标准设计的排水量，需要增加宽度和长度。
船首和船尾对调节任何装载状态下的纵倾非常重要。这种船舶因为增加了尺寸，同时要在部分装载条件下保证足够的强度，所以使用了更多的钢铁。目前看来采用两个小压载水舱来调整纵倾的混合型船舶更可行。
即使在2020年后，不采用压载水船舶的建造费用仍然会很高，并且面临着各种施工困难。其他竞争性的解决方案包括在船上处理压载水，在码头上设置接收设施。
随着环保法规的实施和燃油价格的上涨，天然气和混合生物燃料会成为可行的解决方案。但风能和核能能否为航运提供航运动力呢 绿色燃料船舶——传统燃料将终结
随着海运面临越来越严格的环境法规要求以及燃油价格的攀升，天然气和可再生能源越来越被认为是可行的替代性能源。液化天然气、混合生物燃料或更激进的能源（如风能或核能）都有开发潜力。天然气
使用天然气为燃料会彻底消除氧化硫和颗粒物质的排放，以天然气为燃料的四冲程稀燃发动机可以减少90%的硫化物。这类发动机适用于游轮、小型货船和工作船，也适合用作辅助动力，但大型商船一般采用慢速二冲程发动机，氮化物的减排效果要小一些。
使用天然气为燃料，根据发动机类型的不同，二氧化碳当量的减排能力最高可达到20%，也可能出现净增加。不过天然气与燃油相比，尽管二氧化碳减排量可达到25%，但存在释放未燃甲烷的问题，甲烷的温室气体效应比二氧化碳大21倍。采用天然气为燃料的发动机广泛用于陆地发电和运输。航运所面临的挑战之一是，液化天然气储罐占用空间一般是柴油储罐的2～3倍，天然气必须以液态或压缩状态储存，储罐成本也更高。根据经验，以液化天然气为燃料的船舶新建成本比同等的以柴油为燃料的船舶高10%～20%。
尽管目前液化天然气补给设施还非常有限，预计到2020年燃料补给码头的数量会大幅增加，特别是在污染排放控制区内。严格的控制氮氧化物和硫氧化物的法规，加上天然气价格越来越具有竞争力，将促进采用天然气作为船用燃料。预计在未来的十年中，很大一部分新船将采用天然气作为燃料，特别是近海航运。风筝
风筝是小型装置，利用风能直接提供推进动力。这个系统由风筝、带控制节点的控制线以及与艏楼连接的缆绳、绞盘和桥楼控制系统组成。
商用风筝目前的尺寸范围在160～300平方米，根据风况和船舶速度可以替代最高2000kW的推进动力。在风速为3～8蒲福风级时，风筝飞行高度为100～420米，自动控制系统主动地操纵并稳定风筝，优化性能。风筝风力推进系统安装比较容易，有可能在未来十年中为有些船舶所采用。风筝操作增加了船员的工作量，可能会出现与货物装卸设备的冲突。生物燃料
生物燃料是一种可再生能源，可极大地降低生命周期的二氧化碳排放量，在操作过程中可以减少硫氧化物和颗粒物质的排放。但是氮氧化物的排放量会稍有增加，原则上现有的柴油发动机都可以使用混合生物燃料。最有前途的船用生物燃料是生 物柴油和粗植物油，生物柴油最适合替代船用馏分柴油，而植物油适合替代残渣燃油。但有很多问题需要解决，包括燃料不稳定性、腐蚀、容易生长微生物、对管路 和仪表有负面影响、低温流动性不良等问题。尽管在2020年之前可以解决这些技术问题，但在航运中广泛采用生物燃料还取决于价格、刺激政策和供给能力。核能 核电站在操作过程中没有温室气体排放，特别适合于动力需求变化慢的船舶。尽管目前有几百艘以核能提供动力的海军舰船，但是很少有商船采用核能。商用核能动力船需要使用低浓缩铀，开发的陆地原型是一个小反应堆（与大型船用柴油发动机相比），功率输出可达到25MW，生命周期以十年左右计算，能源价格为200万美元/MW。
这项技术要求进行广泛测试和严格的质量认证，政府参与可能会加速这项技术的应用过程。
航运业采用核能动力的主要障碍是难以控制核燃料的扩散、放射性废物的储存、高昂的投资成本和社会接受程度。
综合了多种可再生能源的混合型电动船概念将在特种船上实现，岸电供应计划、船用燃料电池和高温超导体也会得到发展吗 电动船——海上“普锐斯”
到2020年混合型电动船可以采用柴油-电动配置、船用燃料电池、电池组、太阳板或可缩回的风力发电机和紧凑型的超导电动机。引入电动船概念会提高船舶整体效率，综合采用各种可再生能源。混合动力船舶
到2020年混合电动船可能采用各种传统和超导电动机和发电机、燃料电池和其他电池。混合动力概念把各种可再生能源的动力组合到一起，例如太阳能板或伸缩式风力发电机。其中，性能监控、动力管理和冗余是关键因素。在未来十年，混合动力概念将应用于工作船、客船和小型货船，对于大型货船，只能用作辅助动力。
混合系统的高度复杂性要求制定良好的维护战略，控制电网稳定性，提高空间利用率，最大程度降低重量。船用燃料电池
为了提高动力生产效率，可以考虑燃料之外的其他措施。
燃料电池通过一系列的电化学反应把化学能直接转换为电能，理论效率可以达到80%（氢），它可采用天然气、生物燃气、甲烷、乙烷、柴油或氢气作为燃料。液化天然气燃料电池与柴油发动机相比，每千瓦可实现最高50%的二氧化碳减排。随着污染排放控制区的建立，人们会倾向于采用液化天然气燃料电池，目前的船用燃料电池原型可提供0.3MW的动力。燃料电池最初会提供辅助动力，如客房载荷，最终将在混合电动船中提供辅助推进动力。应用这项技术的主要障碍是成本、重量、尺寸、生命周期以及对负荷变化的响应速度。在未来的十年中会出现完全商用型船用燃料电池。电池
负荷频繁变化的船舶可采用多种动力形式，以使船舶达到最佳效率，而这都要求采用合适的动力储存模式。
电池能解决网络功率波动，实现整体平衡，保证船舶平稳运行不受到干扰。电池可储存多余的电能，在用电高峰时供电。例如，在燃料电池不能满足负荷的快速变化时，通过电池进行补偿。通过电池储存电能可以让双燃料发电机以接近最佳载荷的工况运行，避免负荷的快速变化以及船舶污染排放的增加。到2020年，供电能力为0.4MWh、高峰负荷为4MW的电池组的重量可下降到2～4吨，占用大约1立方米的空间。稀土金属例如锂的资源有限，电池性能下降和充电时间长是阻碍电池广泛应用的主要因素。
预计纳米技术将在实现电池储存能力的突破方面发挥重要作用。高温超导体
电阻会造成发电机、电动机、变压器和传输电缆的能量损失。
高温超导体的电阻（在－160℃时）为零，超导体电缆与相同尺寸的铜电缆相比可允许150倍的电流通过，大大缩小电动机和发电机的尺寸。超导体线圈还可以用于储存电能。
但是，这些材料需要通过液态氮和特殊热屏蔽等进行低温冷却。主要风险是低温冷却发生故障，导致丧失超导性能。冗余是采用高温超导技术进行船舶设计所面临的主要问题。岸电计划
全球船舶每年有5%的燃油是在港口消耗的。港口一般都位于人口密集的地区，船舶污染排放会造成本地环境和健康问题。
岸电计划是通过岸电替代船发电，可以减少因排放硫氧化物，氮氧化物和颗粒物质而对健康和环境造成不良影响。另外，通过利用岸上清洁发电站，可以减少二氧化碳的排放量。在2020年之前会实现现有船舶与新建船舶在船舶和岸电网络之间的标准连接，可以把岸电转换为适合船用的电压和频率。
这项技术所面临的主要挑战是大型港口是否有足够的电网供应能力，小型港口是否会缺乏电力基础设施。
广泛采用船舶E-导航解决方案可提高安全性能，优化保安、经济和环保性能，但哪些是关键技术呢 数字船舶——降低航行难度 船舶E-导航系统是指访问、集成、处理以及呈现本地和远程采集的航海信息，把传感器关键信息传输到岸上或其他船舶的能力。其中的关键技术与导航（如电子海图、雷达和声波定位）、状况监控（如船舶应力传感器）、船舶跟踪（如AIS，LRIT）、卫星图像和通信及计算机软件等相关。这些构成元素为船长提供了决策支持。
目前航运业的领袖企业采用了E-导航技术，到2020年很多船舶都将效仿。E-导航汇集了船舶操作的所有方面，从安全导航（包括避免极端的气候事件）到最大程度减少燃料消耗和污染排放、降低维护费用，保证有效的船舶－港口通信，优化靠泊和货物装卸。
在2020年之前，基于AIS、LRIT系统和其他卫星服务开发的系统将实现全球监控和跟踪，提供一系列的支持应用。充分利用这些系统可能要求较高的数据传输速度，可能会限制偏僻区域的使用。ECDIS 船舶触礁事故会造成严重的财产损失、人员伤亡和石油污染事故。
电子海图展示和信息系统（ECDIS）采用电子导航图，把触礁可能性减低了30%。IMO新规则要求大部分船舶在2020之前采用ECDIS。
ECIDS是其他支持系统（如高级气候导航、海盗侦查、海冰识别和浮动物体报警等）的平台。ECDIS同时也是一项关键的E-导航技术，通过与非导航系统结合，它的优势将不仅局限于保证安全导航，还会延伸到港口排期和清关系统。对这项新技术的熟练掌握非常重要，但用户必须清醒地认识到ECDIS存在信息过载和报警盲区的风险。先进的气候导航系统
传统意义的气候导航主要关注于安全导航，避免恶劣的气候。事实上，气候导航也可以优化燃料消耗（可节省10%左右）和到达时间，提高船员和乘客舒适度，降低船舶疲劳度。通过风险评估措施选择最佳路径，取决于所选目标的优化，船舶特征和风浪及海流的变化，需要制定极端气候事件的报警标准，还要考虑气候变化的影响。
预计在2020年之前通过远程和船上传感器的数据收集，将会提高海洋实时信息和预报数据的空间-时间分辨率。针对具体船舶和路线调整适航和海浪阻力的响应模型。可以通过采用实时和历史数据和自我学习算法来实现上述目标。海盗侦测与震慑
保险费率提高反映了以船员和船舶为目标的武装抢劫、海盗和恐怖主义的猖獗。在未来十年这些威胁不会减弱。成功减低威胁要求及早侦测，并采取有效的远程控制的震慑措施（如水、声音和电击）。商船高性能雷达的侦测范围是标准导航雷达的4倍，可以侦测到4海里以外的小物体，到2020年可以提高到10海里。将来的船上报警系统会处理雷达、声纳、摄像头以及远程卫星采集的实时数据。在未来十年，预计反海盗服务商会通过卫星提供海盗预警服务，这个系统可以集成到船上系统中。船舶-港口同步技术
航运合同一般要求船舶在港口之间按最高速度航行，而不管目的港是否有泊位。当高速行驶的船舶到达目的地后，却往往要在锚地停泊数天，这就导致了不必要的高燃油消耗量和污染排放，造成港口拥挤。
到2020年可以采用卫星跟踪和气候导航，把泊位规划算法集成到船舶港口通信系统中，实现同步化，生成靠泊时间表，以最小的成本实现码头通过量的最大化，同时最大程度减少船舶的驻留时间和燃料消耗量。
因为船舶在靠岸等待期间更容易受到损坏，减少港口停留时间也提高了船舶安全。
未来北极地区夏季可能出现积冰消融，海运量或增加。除了新型船舶之外，北极航运还需哪些新系统和新软件 极地级船舶——探索北极新机遇
未来十年夏季海冰规模会减少，随着碳氢化合物燃料价格不断升高，各国将勘探开发新资源，北极航运量也会增加，与北极相关的技术会迅猛发展，例如冰区路线优化软件、船体负荷监控系统以及新的破冰概念。新型破冰船
被护卫船舶的船首两侧区域比破冰船宽，会遇到未破碎的冰块，导致冰块阻力增加。
采用为侧向破冰而特殊设计的斜型船体的破冰船可以拓宽一些航道，通过采用多个可360度旋转的Z推进器可实现侧向操作。这种破冰船在护卫小型船舶时首先采用船首部分破冰，在护卫较宽的船舶时会采用侧向破冰。采用这种设计允许宽度为20米的破冰船开出40米宽的航道。这样未来一艘破冰船就可以护卫较宽的船舶，而到目前为止还是需要两艘传统的破冰船。通过测试表明在采用倾斜操作模式时，速度是正常速度的一半。在未来十年，这种新型破冰概念将广泛地应用于北极航运操作。冰负荷监控
在冰层覆盖的水域中航行时，船长必须能够判断冰层负荷是否超出了船体局部强度承受能力。在遭受极端负荷时，桥楼中的冰负荷监控系统会提示。冰负荷监控系统通过固定在船首某些选定肋骨上的几百个应变仪来连续测量冰负荷情况，然后把测量的信号值与已知的肋骨安全限值相对比，安全限值是根据每条船舶的有限元模型计算出来的。这个系统的运作依赖于正确的传感器位置、及时校准和故障传感器的侦测以及有效的和安全限值对比。
预计在未来十年，很多北极船舶都将采用上述系统，为船舶的减速时间或选择其他航线以避免船舶损坏提供参考意见。北极救生船
传统的救生船或救生筏不是针对在北极冰层条件下安全撤离而设计的。北极救生艇针对冰区航行进行了强化，并采用防冻措施。救生艇需要穿越冰区（如冰脊），还要穿越开阔水面。到2020年，这类船舶将采用阿基米德的螺旋式运动概念。在船舶两侧会设计两个大型螺旋式浮筒。设计难关包括浮筒材料及其连接，必须承受极端温度条件下的碰撞负荷。
北极船舶的常规防冻措施应该考虑救生艇的防冻，例如防止结冰，预热发动机。冰区导航软件
没有破冰船护卫的船舶需要自己找寻通过冰层的路线，以最大程度减少燃料消耗和航行时间。
到2020年，冰区导航软件将根据卫星图像、气候观察、冰区海图和气候、冰区模型的预测等综合考虑冰区基本状况。
航线选择时首先会推测模拟所经区域的冰层状况，例如平坦海冰、碎冰航道、浮冰区域和冰脊区域等。然后冰区模型计算冰阻力、速度和通过时间，并考虑船舶具体情况。导航器将设置最佳路径的优选标准，例如速度、通过时间、燃料节约能力或污染排放。冰区航行培训模拟装置
在北极地区航行的船舶数量不断增加，但会有一些船员只有很少或完全没有冰区航行经验。这就需要采取有效的培训，让船员掌握冰区航行技术。
培训模拟装置提供了船舶培训环境，让船员掌握在各种模拟的海冰、黑暗、冰雪、大雾和结冰条件下如何操作。根据船舶－冰块交互作用和推进模型，并考虑选定的气候条件的影响，模拟器会进行实时计算，船（模拟）会对船员操作实时响应。船员将学习识别不同的海冰类型，学习如何避免厚冰层，例如冰脊和多年冰。可以通过模拟器培训特定的船舶操作，例如冰区的位置保持或冰况管理。从生命周期角度评估船舶技术和经济性能先进模型技术，能更好地管理设计的复杂性和不确定性。那么如何实现呢 虚拟船舶——新设计思路
船舶设计人员总是试图综合考虑各种目标，但总会受到规则和法规的制约。随着未来更多新规范的出台，越来越多的领域会受到监管，新设计也面临着很多挑战。为了应对这些新设计所面临的挑战，为了管理创新性解决方案的复杂性和内在风险，业界会采用先进的模型化技术来评估各种概念和技术在整个生命周期的技术和经济性能。整合船舶设计工具
鉴于未来设计和风险的复杂性，人们会加速采用先进的建模方法和工具，实现新船体设计、推进器和船机系统的开发和评估。这种设计方法依据的是各种软件环境，包括多目标优化算法。
由设计人员完全控制个案所采用的数学方法、目标、限制条件和分析软件。在计算过程中，将针对船舶每个子系统采用模块化工具，例如机械设备或船体外形。不同的模块通过集成设计平台连接到一起，为了保证及时评估，软件会设计多尺寸、多物理和多分辨率的物理模型。
性能的定义是多维的。集成设计工具发展到2020年将充分利用多处理器架构和互联网基础设施，支持分布式、平行式和协调执行的各种设计任务。在更复杂的专业化和投资更高的船舶设计和优化中会更多地采用这项技术，例如客船和工作船。
未来十年采用集成设计工具所面临的主要风险是极其复杂性和专业用户的特殊需要，还会存在与软件集成、数据管理和通信等方面相关的风险。
这项技术的关键因素是如何获得与设计、性能以及各种可选技术的成本相关的可靠数据。大部分数据都可以通过终端用户的应用程序、模块化措施和大规模测试来收集。模型化船机设计
随着燃料电池、其他电池和可再生辅助动力等动力系统的出现，系统配置也越来越复杂。而传统的设计关注于通过优化每个组件来提高效率。
随着当今设备技术的成熟，需要从集成系统角度来考虑船机和能源系统，提出创新的开发模式。
到2020年将可以采用模块化计算机工具对现实工作状况下的船机系统进行建模、模拟和优化。从设备模块库中选择模块来建立系统，采用同样的工具执行优化设计、状态监控和性能优化以及安全和可靠性分析。专家匮乏和数据可靠性问题是这些工具在2020年前将面临的主要风险。模块化船体设计
传统的船体设计优化通常局限在静水情况、设计载货能力和设计速度条件。采用这种方法建造的船舶在偏离设计条件时性能不良。
到2020年，船体设计工具将实现计算机辅助工程设计组件，例如CAD、CFD和FEM与多目标优化的无缝整合。性能定义将泛指阻力、效率、耐波、操纵性和强度等。通过采用降低阻力措施或推进能效增强设备，进一步提升对具有更高预测能力的计算工具的需要。在2020年将根据实际运作模式来设计船舶，保证稳健的船体结构，充分地应对各种外部条件。
采用这些工具所面临的主要挑战是灵活性和计算效率。大型示范项目