自我國提出碳達峰
碳中和的時間表和路線圖以來，能源成為關注的焦點，顛覆性能源技術的研發應用成為研究的熱點。那么，什么是顛覆性技術，顛覆性能源技術有哪些，近年來我國在能源領域取得了哪些顛覆性技術突破呢？
本次隨筆將圍繞這些問題進行討論。
一、什么是顛覆性技術？
顛覆性技術（Disruptive Technologies）的概念，最早是由哈佛商學院克萊頓·克里斯滕森(Clayton M. Christensen)教授1995年提出。
顛覆性技術的理念一經提出，就引起工商界和學術界的極大反響。
克萊頓·克里斯滕森教授將顛覆性技術定義為：更簡單、更便宜、比現有技術更可信賴和更方便的技術。
專家學者一般將顛覆性技術定義為能改變某一行業主流產品和市場格局，或改變某領域“游戲規則”或操作方式的技術。
顛覆性技術是一種顛覆了某一行業主流產品和市場格局的技術，一種對已有或主流技術產生顛覆性效果的技術，可能是全新的創新技術，也可能是基于現有技術的跨學科、跨領域的創新應用；不但是對科學原理的創新性應用，更是跨學科、跨領域的集成創新。
當然，如果只是顛覆了某一行業主流產品和市場格局的技術，其內涵比熊彼特提出的技術創新內涵就要小了。
顛覆性技術具有如下特征：
第一個特征是，依賴舊技術獲得成功的企業往往會放棄顛覆性技術。因為，起初在核心性能指標上可能遠遠落后于已有技術且持續較長時間，而在某項非核心性能指標上有著顯著而又特別的優勢；這種優勢將始終存在，不會隨技術的進步而縮小差距。
第二個特征是，顛覆性技術最終會取代舊技術。顛覆性技術優勢是明顯的，完全可以被企業和消費者覺察到；而且企業應該也能準確判斷技術進步的趨勢。
那么，為什么一些領先型企業會放棄顛覆性技術呢？因為領先型企業的消費者和顛覆性技術的消費者往往不是同一批乃至不是同一代人。
二、關于顛覆性能源技術的研究進展
從國家層面看，世界各國都高度重視顛覆性技術，紛紛進行相關戰略規劃與部署，期望占領技術創新的制高點。
歐盟委員會于?2018?年?6?月發布“地平線歐洲”計劃（第九框架計劃）提案，提出?2021—2027?年研究創新藍圖；
2013年5月，麥肯錫全球研究院(MGI)發布一份研究報告，重點分析了22項熱點前沿技術，挑選出2025年前可能改變人們日常生活和全球經濟的12項顛覆性技術。
美國白宮科技政策辦公室?2018?年發布備忘錄，明確了?2020?財年研發優先領域，并計劃在顛覆性技術創新上加大投資；依靠先進的水平井和壓裂技術使
頁巖氣產量井噴式增長，不僅使美國從石油進口國變為石油出口國，還帶來世界能源格局的大變革，這是顛覆性創新引發產業巨變的鮮活例證。
德國聯邦政府于?2018?年?7?月提出人工智能戰略要點文件；
韓國于?2018?年?4?月發布《創新增長引擎》計劃。
我國在?2016?年將“顛覆性技術”寫入《國家創新驅動發展戰略綱要》和《“十三五”國家科技創新規劃》，2017年黨的十九大報告中強調“突出顛覆性技術創新”。
從研究層面看，劉笑等以“Disruptive Innovation或Disruptive Technology”為檢索詞，設置文獻類型為Article，時間跨度為1995—2021年，在Web of Science核心合集（包含SCI-Expanded和SSCI）中共檢索獲得相關國外文獻2 916篇。
在中國知網上，輸入顛覆性技術就會發現，最早出現的文獻是2004年；而輸入能源顛覆性技術，或顛覆性能源技術，均沒有查到結果。
事實上，能源是科技創新最活躍的領域之一，可再生能源發電、先進儲能技術、氫能技術、能源互聯網等具有顛覆性技術不斷涌現。
2011年，《環球科學》雜志發表了由王棟翻譯的“7大顛覆性技術破解能源危機”的文章，7大顛覆性技術分別為：
——新反應堆以聚變觸發裂變，作者格雷厄姆·P·科林斯( Graham P. Collins)，利用激光從核廢料中提取電能；
——液體燃料 太陽能燃料，撰文 戴維·別洛( David Biello)，用太陽光和二氧化碳來驅動汽車；
——電力生產量子光電池，撰文 JR·明克爾( JR Minkel)，熱電子能讓太陽能電池的效率翻番；
——廢熱利用熱力發電機，撰文 比扎爾·P·特里維迪( Bijal P. Trivedi)，形狀記憶合金利用廢熱帶來額外能量；
——車輛工程沖擊波汽車發動機，撰文 史蒂芬· 阿什利( Steven Ashley)，汽車油耗將降低80%；
——家用電器磁體制冷機，撰文 蔡宙( Charles Q. Choi)，能為冰箱和房間制冷的特殊合金；
——排放處理 更清潔的煤炭，撰文 邁克爾·勒莫尼克( Michael Lemonick)，用鹽來吸收火電廠排放的碳；
迄今看來，上述顛覆性技術能商業化的并不多。
2013年，MGI研究報告的12項顛覆性技術中有3項是能源領域的，分別是：①儲能技術、②先進油氣勘探及回填、③可再生能源；移動互聯網、物聯網、云計算等新一代信息技術也與能源有著密切關系。
MGI認為，一批技術雖沒有選上卻也值得關注，包括新一代核裂變/聚變發電、固碳技術、無線充電等，這些技術的商業化前景不明朗，或在2025年之前難以進入商業化實用階段。
2016年，中國工程院立項開展“引發產業變革的重大顛覆性技術預測研究”重大咨詢項目研究，通過兩輪問卷調查和定量評價，遴選出26項未來可能引發產業變革的顛覆性技術，其中能源領域有6項，分別是：
①超導材料，
②新一代核反應堆技術，
③能源互聯網，
④天然氣水合物大規模安全經濟開采關鍵技術，
⑤規模化新型電能存儲技術，
⑥井下油水分離同井注采技術。
三、近年來我國出現的顛覆性能源技術突破
這方面的資料眾多，這里的介紹只是其中的一部分，不能作為決策的參考。
1．作為終極能源的核聚變能取得突破
可控核聚變的主流技術主要有2種：磁約束核聚變（MFC）和慣性約束核聚變（IFC）。
世界上核聚變相關研究計劃較多，如國際熱核聚變實驗堆（ITER）計劃、美國國家點火裝置（NIF）、美國懸浮偶極子試驗裝置（LDX）、美國Z-IFE裝置、美國Lawrenceville Plasma Physics研究項目、美國FRX-L研究項目、加拿大通用聚變、歐洲高功率激光能源研究（HiPER）計劃和德國Wendelstein7-X等。
中國2007年正式加入ITER計劃，同時在大力推動國內的核聚變科學技術研究。
我國圓滿完成了聚變工程實驗堆（CFETR）概念設計，已開展工程設計。中國環流器二號A裝置（HL-2A）和全超導托卡馬克核聚變實驗裝置（EAST）等大科學裝置先后建成，HL-2A在國內首次實現了偏濾器位形放電、高約束模式運行。2017年7月，EAST在世界上首次實現了5000萬度等離子體持續放電101.2秒的高約束運行，再次創造了磁約束核聚變研究新的世界紀錄。
2023年8月，在位于四川省成都市的中國環流器聚變工程實驗堆上，我國成功實現了超過100秒的穩態高約束模式等離子體運行，創造了120兆瓦的融合功率輸出。
這是人類歷史上第一次實現超過100秒的穩態核聚變反應，也是世界上最高水平的核聚變實驗成果。
液態燃料釷基熔鹽實驗堆拿到運行許可證
2023年6月7日，國家核安全局給中科院上海應用物理研究所發放運行許可證，表明我國不僅是世界上最先進的核能技術之一，更是擁有下一代核能技術。
國際上在建的核電項目以三代核電為主；四代核電主要有鈉冷快堆、鉛冷快堆、氣冷快堆、超臨界水堆、熔鹽堆等6種。因安全性高，廢料量少，抗擴散能力強，經濟效益好，釷基熔鹽堆被視為一種新興的高溫堆。
2．壓縮二氧化碳儲能
2022年6月，一家名為Energy Dome的公司在意大利撒丁島建設了世界上第一個二氧化碳儲能項目，規模為2.5MW/4MWh。
2022年8月，中國首個二氧化碳儲能驗證項目投運，由東方電氣集團東方汽輪機有限公司、百穰
新能源科技（深圳）有限公司、西安交通大學能源與動力工程學院共同打造。
百穰二氧化碳儲能技術特點如下：具有“高效率、低成本、高安全、無污染、長壽命、智能化”等多項特點；具備獨特的余熱利用能力，能挖掘中國工業余熱的巨大潛在價值；具有極好的普適性，可在各種地理環境和氣候條件下使用。
低成本。二氧化碳儲能建設成本顯著低于抽水蓄能，度電成本最低可達0.2元/度；
高效率。該系統電-電設計效率高達82%，實際效率能達到60%以上，并逐步提升；
無地域限制。二氧化碳儲能系統的建設對地理環境和氣候條件沒有特殊要求；
大容量。其儲能時長多達16+小時，釋能功率可達GW級；
長壽命，無衰減。該儲能系統壽命長達30年，設計使用期內循環次數超過10000次，可做到效率無衰減、容量無衰減；
安全無污染，易升級改造。循環工質采用二氧化碳，無燃爆風險，無污染殘留。其充電功率和時長均可平滑擴容，升級改造成本低。
3．液態陽光項目在多地實施
中國科學院大連化學物理研究所李燦院士的“液態陽光
綠色氫能”示范項目，利用以太陽能為代表的可再生能源高效電解水制氫，耦合二氧化碳加氫合成“液態陽光”甲醇，是集甲醇在線制氫、分離純化、升壓加注及二氧化碳液化回收等功能于一體的自主創新制氫加氫裝備技術，以甲醇作為儲氫載體，解決高密度儲運氫氣的安全問題，可靈活調整產能，實現氫氣的現產現用，占地面積較小，可廣泛應用于港口碼頭、公路場站及大型交通工具等多種制氫用氫場景。
將二氧化碳轉化為液態陽光甲醇是碳捕獲利用（CCU）技術，在獲得液態能源產品的同時實現可再生能源轉化利用、二氧化
碳減排和大規模儲能。
首個項目位于蘭州新區綠色化工園區。
4．等離激元技術
等離激元人工光合技術，可以將二氧化碳轉化為能源，變廢為寶，破解氣候變化和能源枯竭魔咒，氣候變化與能源枯竭由雙輸變雙贏，不僅解決了二氧化碳的排放問題，使二氧化碳也不再成為負擔，還可以將二氧化碳直接轉化為能源，開辟了新的二氧化碳減排和制能的路線。
類似的顛覆性能源技術突破還有一些，這里不再一一列舉了。
四、幾點小結
簡要總結我國能源領域顛覆性技術突破，應該是科學家的事情，對于我們這些做政策咨詢的研究人員而言，難免掛一漏萬，沒有提到的請不必介意。
需要特別提出的是，顛覆性能源技術突破，應當具備以下一些特征：
一是要改變傳統的碳-氫（C-H）技術路線與技術思路，否則難以做到不排放二氧化碳；
二是顛覆性能源技術可能在很早以前就已經被科學家提出，但在工程技術上沒有得到實現，或商業化的前景存在不確定性；
三是顛覆性能源技術，應當覆蓋能源發現、開發利用、轉化、利用（特別是溫度對口和梯級利用）的全過程；
四是作為一種特殊形態的能的應用，微波能得到國內外的高度重視，我國應當加快技術研發和推廣應用的力度，占領制高點。
2020年，20國部長級能源
會議提出，實現碳中和目標的一半技術還沒有開發出來。
我國應當發揮集中力量辦大事的制度優勢，發現并抓住機遇，攻克盡可能多的顛覆性能源技術，為我國的碳達峰碳中和鋪就符合中國國情的新路徑。
此外，本人對國內外一些專家推崇的
CCS（
CCUS）技術并不看好，不僅是因為成本高（本人今年參觀了位于成都的二氧化碳捕獲中歐合作項目，捕獲一噸二氧化碳的成本在100元以上，還不包括運輸、儲存），還是存在泄漏、沒有那么多的空間可以儲存等問題。
為什么西方人只是“嘴上說說的事情”，我國就當真了呢？
難道這也成了利益驅動？
我們不得而知。
附：產業革命及其主要標志
人所皆知，產業革命與技術革命密切相關。而每次產業革命的出現都是以顛覆性技術開始的。人們熟知的產業革命、重要事件及其主要標志有以下一些：
第一次工業革命：以蒸汽機為標志，能源以煤炭為主：
1733年 約翰·凱伊發明了飛梭
1765年 詹姆斯·哈格里夫斯 珍妮紡紗機（揭開了工業革命的序幕）
1769年 詹姆斯·瓦特改良鈕可門的蒸汽機為“單動式蒸汽機”
1782年 瓦特改良蒸汽機為“聯動式蒸汽機”,1785年投入使用
1807年 富爾頓 造出用蒸汽機做動力的輪船
1814年 史蒂芬孫發明蒸汽機車
第二次工業革命：以電器的廣泛應用為標志，油氣成為主要能源。
1866年，德國人西門子制成了發電機；到19世紀70年代，可用發電機問世。
電器開始用于代替機器，成為補充和取代以蒸汽機為動力的新能源。電燈、電車、電影放映機相繼問世，人類進入了“電氣時代”。
其次是內燃機的創新和使用。
19世紀70年代，以煤氣和汽油為燃料的內燃機相繼誕生，90年代柴油機創制成功。內燃機的發明解決了交通工具的發動機問題。80年代德國人本茨等人成功地制造出由內燃機驅動的汽車，內燃汽車、遠洋輪船、飛機等也得到了迅速發展。內燃機的發明，推動了石油開采業的發展和石油化工工業的生產。
科學技術的進步帶動了電訊事業的發展。
19世紀70年代，美國人貝爾發明了電話，
19世紀90年代，意大利人馬可尼試驗無線電報取得了成功。
第三次技術革命
從技術進步角度看，包括三方面：一是空間技術的利用和發展。
1957年，蘇聯發射世界上第一顆人造地球衛星，開創了空間技術發展的新紀元。
1961年，蘇聯宇航員加加林在乘坐飛船率先進入太空。
1969年，美國實現了人類登月的夢想。
70年代以來，空間活動由近地空間為主轉向飛出太陽系。
二是原子能技術的利用和發展。
1945年，美國成功地試制原子彈后。
1949年，蘇聯也試爆原子彈成功。
1952年，美國又試制成功氫彈。
1953年～1964年間，英國、法國和中國相繼試制核武器成功。
三是電子計算機技術的利用和發展。
40年代后期的電子管計算機為第一代計算機。
1959年，出現晶體管計算機，運算速度每秒在100萬次以上。
1964年達到300萬次。
1978年的計算機每秒可運算1.5億次。
80年代發展為智能計算機。
也有人從動力系統、主要能源、交通工具角度來劃分三次產業革命：
動力系統：蒸汽機→內燃機、電動機
主要能源：煤炭→石油、電力
交通工具：火車(蒸汽機車)→汽車、飛機
德國提出工業4.0，主要是按工業發展階段劃分的：
工業1.0是蒸汽機時代
工業2.0是電氣化時代
工業3.0是信息化時代
工業4.0是智能化時代
工業4.0九大技術支柱包括：工業物聯網、云計算、工業大數據、工業機器人、3D打印、知識工作自動化、工業網絡安全、虛擬現實和人工智能。
那么，無論是三次產業革命還是工業4.0，什么是主要能源呢？從實際看，答案五花八門；各國的能源構成情況不同，專家的歸納也不相同：
有人認為是新能源可再生能源，
有人認為是天然氣，
有人認為是核能
……
由于能源消費變化的周期與產業規模的發展周期并不完全吻合，所以本隨筆沒有在相應的地方標注主要能源類型。
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