德国发布《第8期能源研究计划》

作者: 2024-01-26 15:02 来源:
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1025日,德国联邦经济事务和气候行动部(BMWK)发布《第8期能源研究计划》[1],提出了构建面向碳中和、经济繁荣以及安全韧性能源体系的研发资助基本方针,并确定了五大使命任务。

12045年能源系统。通过创新推动建立气候友好、高效、弹性的能源系统。未来能源系统中,可再生能源、电气化、电网稳定性、绿氢、能源安全、灵活性、多元化技术等至关重要。主要目标:到2030年,跨部门能源基础设施综合规划成为德国各地区的首要选择,涵盖电力、热能、氢能网络及其生产、消费、存储各环节,以及电力多元转换(Power-X)、负荷管理系统等。主要任务包括:

1)为2045年能源系统制定目标和转型路径。包括:更新2045年能源系统目标;评估目标实现路径;制定未来能源系统广泛方案。

2)提高能源系统整体效率。包括:开发跨部门系统建模和规划方法;实施跨部门试验和验证;推进数字化。

3)确保能源系统的韧性和供应安全。包括:供应多元化;增强系统弹性;加强技术主权,减少对关键原材料的依赖;开发危机预警、预防和管理技术。

4)提高能源系统的可持续性。包括:加快从线性经济向循环经济转变;推动可持续生产;可持续标准规范研究。

5)促进经济、平衡的转型。包括:提高能源效率,降低能源成本;支持创新型商业模式和能源社区;建立能源市场模型。

22045年供热转型。加速向碳中和高效供热/制冷系统转型,加快可再生能源、废弃物等供热技术研发。主要目标:到2030年,高温热泵可以提供超过300℃的工业过程热;开发10太瓦时中深部及深部地热能;在工业和区域供热中使用储能解决方案以经济高效地存储过剩热量,使其与电加热或合成燃料供热具备同等经济竞争力;使用创新的建筑保温材料,与当前传统保温材料相比,全生命周期仅需消耗一半的一次能源就能实现同等保温效果。研究方向包括:

1)碳中和建筑供热/制冷技术。包括:扩大创新解决方案;简化规划、设计、安全、维护和操作方法;提高组件到系统层级的能效;资源可持续利用;提高公众参与度。

2)工业供热/制冷的化石能源替代及能效提升技术。包括:中高温脱碳供热工艺;工业大型热泵技术;高温热泵开发;提高热过程和组件的效率提高工业过程弹性和系统效率。

3)高效储热设施。包括:将供热网络转换为可持续可再生能源供热;供热网络控制技术;创新供热/制冷规划方法;大型储热系统开发;区域供热基础设施规划指导。

4)开发供热/制冷行业灵活性潜力。包括:多样化热源;跨部门集成耦合。

32045年电力转型。通过创新实现安全、低碳和可再生能源供应的电力。到2030年,可再生能源在电力消费中占比达到80%以上,到2045年达到100%。主要目标:到2030年,开发15兆瓦级更高转速的高性能风力发电机,并尽量不使用关键原材料;未来5年,通过加强研发在德国和欧盟建立完整光伏价值链,确保技术主权;未来5年,实现无化石能源电力系统(包含储能,可能与热力和氢能网络结合)的大规模稳定示范运行。研究方向包括:

1)可再生能源高效可持续发电。包括:提高发电效率,降低成本;电力生产多样化;改进可再生能源发电全生命周期可持续性和接受度。

2)稳定可靠电网技术。包括:通过可再生能源和消费者提供系统服务;改进电网规划及运营;开发逆变器、可调变压器、高压直流及交流输电、高温超导等电网资源,以提升可靠性。

3高效用电及储能技术。包括:提高工商业能效;开发储能技术。

4高效分布式发电和用户网络。包括:通过监管措施有效利用分布式灵活资源;开发智能电表等高效安全数字化设施;开发新的商业模式。

42030年氢能。为可持续氢能经济提供全价值链技术解决方案,成为全球绿氢技术领导者。主要目标:到2030年,电解槽投资成本降至400欧元/千瓦以下;到2035年,氢燃料电池发电量提高一个数量级,总效率显著提高;到2030年,至少大规模示范一个工业领域的绿氢---全链条基础设施;到2024年,制定跨部门氢能技术创新路线图;到2027年,建立全国统一的燃气和氢网络模型。研究方向包括:

1)绿氢及其衍生品的高效制备。包括:高效、资源节约型电解槽技术开发及规模扩大;制氢与电网集成;开发替代制氢工艺,如光催化、热化学、生物质制氢等;提高氢衍生品生产效率。

2)氢能基础设施开发与测试。包括:氢能基础设施设计、规划和开发;现有基础设施改造;高效储氢;氢能应用的真实环境测试。

3)灵活高效氢能发电技术。包括:扩大燃料电池应用领域;提高燃气轮机和发动机燃料灵活性。

4)工业领域氢能高效利用技术。包括:氢及氢基燃料用于高温供热的工艺和设备开发。

5、推动全社会转型。通过透明、参与和实践,加强能源研究推动经济社会发展的作用。主要目标:到2030年,能源研究项目总额中女性受资助占比至少与数学、信息科学、自然科学和技术(MINT)学科毕业生中女性占比相当;继续采用应用创新实验室模式支持能源转型研究;2024年起,稳步增加用于非官僚化灵活资助形式(如微型项目)的研发预算;微型项目资助模式将推广至BMWK支持的所有能源研究领域;与德国联邦颠覆性创新局(SPRIND)在灵活资助方面开展合作,以促进技术创新对能源转型的贡献。研究方向包括:

1)为能源转型提供专业人员。包括:支持青年研究人员参与资助项目;扩大研究机构、企业的专业知识;加强研究与实践的关联;充分挖掘社会潜力,增强社会群体参与。

2)加强能源研究的创新和投资组合管理。包括:促进项目成果利用;通过多元化创新渠道支持优先技术领域,重点资助中、高技术成熟度的应用型项目,适当资助早期研发项目。

3)灵活的资助管理流程和模式。包括:优化项目资助流程和方法;通过新的竞争模式和实验方法补充项目资助方式;敏捷管理。

4)挖掘技术创新潜力以保持和增强价值链。包括:促进德国制造商与欧洲合作伙伴的研究合作;考虑完整的能源系统价值链;确保德国和欧洲可再生能源制造。

5)坚持开放科学原则。包括:增加资助项目研究成果中的开放获取出版物比例;确保研究数据的开放获取;增加涉及公民科学公民参与的资助项目比例。                       (李岚春 岳芳)



[1] 8. Energieforschungsprogrammzur angewandten Energieforschung. https://www.bmwk.de/Redaktion/DE/Publikationen/Energie/8-energieforschungsprogramm-zur-angewandten-energieforschung.html


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