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    2月,美国能源部(DOE)科学办公室发布报告《基础能源科学的百亿亿次需求评述》[1],确定了面向2025年基础能源科学的前沿科学研究的百亿亿次计算需求,包括计算、数据分析、软件、工作流、高性能服务以及各种计算机需求。报告指出8个领域将因计算、模拟和先进的工具设计等的重大、持续的进展而获得变革性机遇,并详细描述了这8个领域的需求。

    1、新型量子材料与化学品

    设计新一代“量子材料和化学品”,需要开发新的预测理论、高效和自适应的软件,以及利用各种计算设施。3个优先研究方向及其通过百亿亿次计算到2025年实现的目标为:

    (1)量子材料:实现材料性能的定量可验证预测,包括超导和磁转变温度、临界电流和拓扑保护的无耗散边缘电流。

    (2)重元素科学:开发可以实现长时间模拟和大规模系统的量子力学方法;执行长时间模拟,有效捕获萃取化学的复杂pH环境。

    (3)高级光谱学:利用密度泛函理论、动力学平均场理论等方法,实现理解实验的巨大改进。

    2、催化、光合作用和光捕获、燃烧

    催化是加速和引导化学转化的关键技术,是高效燃料生产和工业过程的关键。如果能够理解和操纵光合作用和光捕获的过程,就可能实现高效廉价的电源。在这些替代能源在经济上可用之前,燃烧将继续是运输、发电和工业热处理的主要能源转换模式。3个优先研究方向及其通过百亿亿次计算到2025年实现的目标为:

    (1)催化:实现对多功能催化的端对端、系统级的描述;不确定性量化方法和数据集成方法将可解决催化材料设计的逆问题;将准确的多尺度模拟集成到能源生产和制造业的过程级描述。

    (2)光合作用和光捕获:开发出能准确描述聚合物中和跨越各个电触点的电子电荷输运、通过陶瓷层和有机聚合物的热流体和冷流体的热传输的模型。

    (3)燃烧:将多重物理量、多尺度的燃烧科学全面纳入到经验证的预测模拟能力中,减少行业开发高效发动机的时间。

    3、材料与化学发现

    理想情况下,研究人员可以创建能满足迫在眉睫需求的精确性能的新材料或化学品,从而节省大量成本。然而,材料的特性、化学品的定制合成以及材料的控制的预测建模需要建模能力、硬件资源以及用于通过计算诠释实验技术的软件的进步。新的计算工具将可以实现:①具有目标特性的新材料和化学品的计算发现;②合成这些材料和化学品的路径预测;③其动力学或热力学稳定性和降解路径的预测。到2025年,将可以模拟多相材料、分层材料和复杂化学品的合成、稳定性和降解;执行“计算光谱学”来验证模拟结果,并与特征和设施联系起来;通过获得未知结构以完善无机晶体结构数据库。

    4、软物质

    聚合物、表面活性剂、电解质和微多相流等软物质长期以来是许多应用的关键组成部分,包括储能和能源生产、化学分离、提高原油采收率、食品包装、芯片制造和保健品。要设计出功能性物质,软物质的复杂性提出了诸多科学挑战和计算挑战。到2025年,混合多尺度预测模拟将可为复杂多相系统提供长度尺度从10-10到10-4米以及时间尺度从10-14至10+1秒的详细定量信息。

    5、量子系统算法的进展

    复杂材料和化学问题的现实模拟由于成本高昂而无法实现。真正的预测模拟将需要开发强健的分层理论和算法来处理跨越所有相关长度尺度上的电子关联。到2025年,将为每个尺度(量子和经典)的系统和多尺度方法开发出高度并行、小规模的算法,以更好地利用百亿亿次系统;计算节点越来越复杂,将出现一种全新的应用程序编写方式,使系统运行时能够隐藏经典应用程序员的细节。

    6、BES设施的计算和数据挑战

    计算和数据挑战包括实验的流分析和管理,来自不同仪器的结果的多模态分析,以及长期数据管理。到2025年:

    (1)流分析:将利用流分析来控制数据采集系统和仪器控制系统,利用决策支持系统优化科学成果,并将“数字孪生”与流分析相结合。

    (2)多模态分析:多模态数据分析将从“一次性”研究提升为常规和严格的项目。

    (3)数据管理:支持能轻松找到对即时科学任务至关重要的技术的能力和工具。

    (4)加速器模拟:应用高保真模型来解决全局并行优化的需求,帮助当前和未来的项目生成强健、优化的加速器设计。

    7、数学与计算机科学变革基础能源科学

    数学提供了语言和蓝图,将模型转换为方程、近似值和算法,计算机科学则提供了理论、工具和方法来有效地执行最先进计算架构上的这些蓝图。到2025年,模拟方面将开发出可提高预测材料和化学建模速度和准确度的数量级数学;实验方面将提供数学算法和统一的软件环境,允许对不同成像模式和DOE设施的实验数据进行快速的多模态分析;软件方面将构建可以使对未来机器的编程变得高效、简单的工具。

    8、下一代工程师

    下一代编程环境的复杂性和多层次结构将包括开发物理和数学模型、展示科学工作流程、开发数值算法等,提供各种教育和培训以培养出百亿亿次计算所需的计算科学家、领域科学家和计算软件开发人员是一个重大挑战。到2025年,将雇佣计算机科学家作为先进科学计算研究设施、学术机构和其他高性能计算中心的工程师。

    [1] Basic energy sciences exascale requirements review. https://science.energy.gov/~/media/bes/pdf/reports/2017/BES-EXA_rpt.pdf

    来源机构: 中国科讯 | 点击量:196
  • 摘要:

    9月2日,加拿大国际可持续发展研究所(IISD)发布题为《中国风能发展的警示性启示》报告[1],探讨中国风能发展中面临的问题,针对主要问题提出政策建议,旨在为中国及其他国家的政策提供参考。

    一、中国风能发展现状及存在的问题

    过去10年,全球风电装机容量从2005年不到60吉瓦(GW)[2]发展至2015年的430吉瓦。中国的风电装机容量出现了前所未有的增长,从2005年的1.25吉瓦发展至2013年的91.4吉瓦。

    近年来中国风电的发展出现了一些挑战性的问题,如延迟风电场接入电网的时间和已并至电网的风电场弃风等问题,需要马上解决,以确保未来风能发电能顺利发展。分析发现,延迟接入的驱动因素包括:①技术层面,国家风电资源的扩张速度已经超过了风电并网设施的建设速度。②管理层面,地方上风电场和电网的建设规划不协调,2011年之前风电场规划和建设的批准机构不一致。③经济层面,对负责风电并网的电网运营者的支持力度小于对电力发展的支持力度。

    风电场弃风现象的驱动因素包括:①技术层面,欠发达地区电力供应增长速度超过电力需求的增长,多出的电量输送至外省存在技术难度的情况下,只能选择限制发电能力。②管理层面,风能的发展规划没有有效整合到电力行业的发展规划中,并缺乏对电网基础设施的战略性规划。③经济层面,没有为电网运营者提供经济激励,鼓励其优先调度风电,也没有为燃煤电厂提供激励措施,鼓励其灵活运行。

    政府已经意识到这些问题并采取了系列应对措施。“十二五”规划也提到了需要协调发展电网与发电量,并建议“十三五”规划解决规划、发展和整合问题,解决风电场弃风。

    二、政策建议

    中国目前在风电方面的挑战可以被认为是在承担成功的后果。风电场弃风和延迟接入的挑战主要是让供需平衡,而不是解决供应不足的问题。对致力于扩大可再生能源的许多国家来说这是令人羡慕的问题,但仍然需要解决。报告在三个层面分别提出了如下建议:

    1、管理方面。①电力体系设计中需要考虑燃料的全部成本,尽量降低燃料对环境的影响,最终激励优先调度可再生能源发电。②接入电网的可再生能源发电占比大幅增长的情况下,需要考虑和调整管理资源调度的规则和激励措施,确保优先调度可再生能源发电。③设定基于装机容量的目标,帮助实现风力涡轮机部署和促进汽轮机行业增长的目的。设定基于能源生产的目标,提供激励确保所有的风电场被连接到电网,所有的电量都可以被调配。④制定有效的综合规划,协调发电量和输电基础设施的发展,推动可再生能源的有效集成利用。

    2、经济方面。①设计基于市场的定价系统,在需求高峰期提高电价,或实行两部收费制,部分电价取决于发电能力,以此为可再生能源资源具备的灵活性提供激励。②根据外界环境变化不断调整可再生能源的补贴政策,以此减少可再生能源装机容量过多冗余的问题。

    3、技术方面。①保证风电的装机容量发展与配套基础设施的发展协调一致,特别是在那些资源供应和需求不配套的地方。有必要开展研究,解决如电力储存、转换和长距离输送等问题,还需要通过提供培训和鼓励知识传递提高相关人员的能力。②连接和扩大平衡区域,促进可再生能源的整合。③更新政策和推广观念,宣传可再生能源是能源系统重要组成部分的观点。

    [1] Wind Power in China: A cautionary Tale. http://www.iisd.org/library/wind-power-china-cautionary-tale

    [2] 1吉瓦=10亿瓦特

    来源机构: 中国科讯 | 点击量:168
  • 摘要:

    拉美与加勒比地区经济委员会2月(简称拉美经委会)发布《拉丁美洲与加勒比海地区:经济生态创新与绿色生产分析报告》[1],分析了拉美绿色生产及经济发展的现状,同时指出存在问题及建议措施。

    一、现状分析

    1、绿色研发投入方面。主要分为环保治理、能源合理分配两大类支出。2013年,环保治理支出占公共研发总支出的百分比由高到低依次为:哥伦比亚(11.39%)、阿根廷(6.65%),墨西哥(0.86%),巴西(0.57%);能源合理分配占公共研发总支出的百分比,墨西哥最高为15.58%,其次为阿根廷(4.8%)。

    2、绿色就业方面。据拉美经委会研究表明,巴拉圭、哥斯达黎加、尼加拉瓜在可再生能源领域能创造更多的就业岗位;石油生产领域为巴西、哥伦比亚、委内瑞拉创造更多的就业岗位;农业和林业领域为玻利维亚在石油生产领域创造更多的就业岗位;墨西哥、巴西、哥斯达黎加、古巴、厄瓜多尔、秘鲁和委内瑞拉在工业绿色生产领域能创造更多的就业岗位。

    3、绿色技术专利方面。2010-2012年,拉美国家中绿色技术申请专利的数量由多至少为:墨西哥、巴西、阿根廷、智利和哥伦比亚。各类专利数量占总数比例:环境管理技术(48.39%)、能源活动中减少温室气体排放(29.6%)、交通运输中减少温室气体排放(7.84%)、水污染治理(7.68%)、施工过程减少温室气体排放占(5.46%)、储存和处理温室气体技术(1.03%)。

    二、存在的问题

    目前拉美绿色经济发展存在如下问题:①经济增长、环境保护和均衡地区发展三者间的平衡问题。②在全球生产率低迷环境下,中小型企业创新能力较弱,应向可持续的生产模式发展,包括深入学习环境保护相关知识;加强获取信息、知识和技术的能力;提升融资和投资能力;应对更严格的监管措施等。③生产结构需要调整,缺少优质的就业机会。

    三、建议措施

    拉美经委员会提出的建议包括:①各国应制定经济生态创新与绿色生产相关战略计划,不是单一政策或措施,而是包括政府、私营部门、研究机构、民间团体、公众等在内的全局性规划;②成立生态创新发展协调机构,设立环境问题改善技术过渡基金;③虽然一些拉美国家已经颁布相关环境法案,但执行效果不佳,应推进环保标准和认证体系的建立,加强监督和执行力度;④建立绿色生产监督管理平台,将监管政策、惩罚和奖励实情向公众透明公开;⑤通过税收减免、鼓励国内外高层专家交流、增强企业人员技术培训等手段,提升企业绿色生产能力。

    来源机构: 中国科讯 | 点击量:174
  • 摘要:

    改革新形势下,“能源革命”和新一轮电力体制改革进一步提升了新能源的战略地位,对新能源发展提出更高要求。

    以新能源为支点的能源转型成为当前我国能源发展的新趋势,国家战略明确提出大力发展新能源,并制定了阶段性发展目标

    能源转型是世界各国能源发展的大趋势。世界各国都在积极探索未来能源转型发展路线,并将发展新能源和可再生能源作为推动未来能源转型的重点,美欧日等发达国家陆续出台了以支撑新能源发展为重点的能源发展战略。

    我国经过30余年经济发展,以化石能源为主的能源生产和消费规模不断增加,国内资源环境约束凸显,迫切需要大力发展新能源,加快推进能源转型。当前,以新能源为支点的我国能源转型体系正加速变革,大力发展新能源已上升到国家战略高度,成为顺应我国能源生产和消费革命的发展方向。

    改革新形势下,“能源革命”和新一轮电力体制改革进一步提升了新能源的战略地位,对新能源发展提出更高要求

    李克强总理在新一届国家能源委员会首次会议强调,推动能源生产和消费方式变革,提高能源绿色、低碳、智能发展水平;习主席在中央财经领导小组第六会议中,明确提出要推动能源生产和消费革命,建立多元供应体系。立足国内多元供应保安全,大力推进煤炭清洁高效利用,着力发展非煤能源,形成煤、油、气、核、新能源、可再生能源多轮驱动的能源供应体系。

    中共中央文件〔2015〕9号《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》提出完善并网运行服务,支持新能源、可再生能源、节能降耗和资源综合利用机组上网,积极推进新能源和可再生能源发电与其他电源、电网的有效衔接,依照规划认真落实可再生能源发电保障性收购制度,解决好无歧视、无障碍上网问题。同时,提出开放电网公平接入,建立分布式新能源发展新机制,有序向社会资本放开配售电业务。

    来源机构: 搜狐 | 点击量:1432
  • 5   2017-04-23 能源发展“十三五”规划 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    能源是人类社会生存发展的重要物质基础, 攸关国计民生和国家战略竞争力。 当前, 世界能源格局深刻调整, 供求关系总体缓和, 应对气候变化进入新阶段, 新一轮能源革命蓬勃兴起。 我国经济发展步入新常态, 能源消费增速趋缓,发展质量和效率问题突出, 供给侧结构性改革刻不容缓, 能源转型变革任重道远。 “ 十三五” 时期是全面建成小康社会的决胜阶段, 也是推动能源革命的蓄力加速期, 牢固树立和贯彻落实创新、 协调、 绿色、 开放、 共享的发展理念, 遵循能源发展“ 四个革命、 一个合作” 战略思想, 深入推进能源革命, 着力推动能源生产利用方式变革, 建设清洁低碳、 安全高效的现代能源体系, 是能源发展改革的重大历史使命。

      本规划根据《 中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》 (以下简称“ 十三五” 规划纲要)编制,主要阐明我国能源发展的指导思想、 基本原则、 发展目标、重点任务和政策措施, 是“ 十三五” 时期我国能源发展的总体蓝图和行动纲领。

    来源机构: | 点击量:1331
  • 摘要:

    从燃料电池和氢能协会(FCHEA)发布的报告中可以看出, 各种规模企业越来越多地采用经济高效的燃料电池技术,提高电力可靠性和效率,并降低运营碳排放量,已实现能源可持续发展。

    来源机构: | 点击量:100
  • 摘要:

    南部非洲发展共同体(SADC)是在非洲大陆上最古老的区域经济共同体之一,该地区在全球可再生能源发展中扮演重要的角色。但该地区依然面临着来自各方面的眺赵,尤其是在能源获取、卫生和环境、能源安全、基础设施和融资等。该报告提供了关于南共体可再生能源状况的研究,对其现状、机遇和挑战均进行了全面的概述。该报告可为政策制定者和投资者等在做关于可再生能源决策时提供参考依据,但其不提供分析或预测。

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  • 8   2016-01-07 2015年全球可再生能源状况报告 (编译服务:可再生能源专项服务)     
    摘要:

    该报告提供了对可再生能源及其市场、产业、政策、监管框架、投资活动的全面概述。该报告的信息来源于国家和区域关于可再生能源状况的最新总结,涉及的国家和区域包括:阿尔巴尼亚,亚美尼亚,阿塞拜疆,白俄罗斯,波斯尼亚和黑塞哥维那,格鲁吉亚,哈萨克斯坦,吉尔吉斯斯坦,摩尔多瓦,黑山,俄罗斯联邦,塞尔维亚,塔吉克斯坦,马其顿,土库曼斯坦,乌克兰和乌兹别克斯坦。该报告可为政策制定者和投资者在作关于可再生能源决策时提供参考依据,但改报告不提供分析或预测。

    来源机构: | 点击量:74