- 中国科协重大科学问题和工程技术难题征集评选系统

深远海海上综合能源岛建设关键问题研究

海上综合能源岛构网型海上风电氢基能源绿电消纳

随着海上风电开发向深远海迈进，风与波资源均越趋富集，能有效提高综合用海效率、整体发电能力、整体经济性、整体输出稳定性的风波同场就成为一种降本增效增稳的可行选择，如何发挥风波同场协同效应、保障其电力稳定送出、储存和消纳成为重要研究方向。首先，波浪能与海上风能间存在显著伴生关系，目前风波同场开发技术尚不成熟，迫切需要解决风波同场开发关键技术，将极大推动海洋可再生能能源产业的发展。其次，当前海上风电送出方案中的低频输电和中频输电技术的发展尚处于起步阶段，工程应用经验不足，而工程实践和理论研究均表明海上风电场通过多端直流并网可降低工程成本并提高系统效率，海上风电群经多端直流送出具有重要研究意义。再次，利用海上风波电产生的绿色电力制氢不仅为海上风波电消纳提供新思路，也是未来新能源替代传统能源的重要手段之一，而制氢、制甲醇等氢基能源对电能质量的稳定性要求较高，频繁的电力波动会对电解效率、氢气纯度和化工设备的运行寿命造成影响，迫切需要开展适应波动性电源的制氢、制甲醇技术研究，解决海上风波电规模化存储难题。第四，大规模海上风波电电力消纳问题也是海上风波电建设面临的核心挑战之一。通过海水淡化、海底数据中心等方式可以促进绿色能源的就近消纳，而如何开展适应风能变化的海水淡化装置的自适应运行策略及控制方法研究以及解决海上风波电直供数据中心的供电安全是亟待解决的问题。

推荐机构：中国水力发电工程学会

2024年度

如何实现沙漠戈壁荒漠地区千万千瓦级新能源基地构建与安全稳定送出？

新能源基地荒漠化地区特高压输电安全送出

我国是世界上荒漠化面积最大、受风沙危害最重的国家之一，全国荒漠化土地约占国土面积的1/4。国家提出以沙漠、戈壁、荒漠为重点建设数亿千瓦大型风光基地，推动构建以清洁低碳能源为主体的能源供应体系，加快能源绿色低碳转型。由于荒漠新能源基地所在地区大多处于电网末端，电网支撑弱，经济欠发达，本地负荷小，新能源基地缺少大电网支撑，安全运行面临挑战，无法就地消纳。为此，要将荒漠化地区改造成为绿色能源基地，亟需解决如何在缺乏电网支撑的情况下实现数亿千瓦荒漠新能源发电基地安全稳定送出的关键问题。

推荐机构：中国电机工程学会

2023年度

适用于新型电力系统的长周期储能方式是什么？

长周期储能技术新型电力系统电力电量平衡大容量高效率

由于新能源发电出力波动大、可靠出力低，随着新能源装机占比不断扩大，以及煤电的逐步退出，新型电力系统面临严峻的电力电量平衡及保供挑战。大规模、长周期储能技术可以实现大规模能量的长时间存储、转移和转换，对于提升新型电力系统长周期灵活性及充裕性具有重要作用，同时也关系着未来系统的演化路径和电网形态，但目前国内外新能源发展场景、路径有很大差异，长周期储能技术的定义、需求也不同，当前的储能类型多样，但满足我国新型电力系统建设的长周期储能技术尚无明确答案，，适用于新型电力系统的大容量、高效率、具有成本经济性的长周期储能方式还一直在探索与研究之中，大规模工程应用和实践尚未开展。

推荐机构：中国电机工程学会

2023年度

如何实现冲击地压煤层智能安全高效开采？

冲击地压煤层智能防冲主动解危卸压开采

煤炭是我国能源安全的“压舱石”，冲击地压已成为制约我国煤矿安全生产和产能释放的头号杀手，而且随着开采深度的不断增加，其影响越发凸显，将严重影响我国能源战略安全和国民经济持续健康发展。因此，如何突破冲击地压煤层开采技术瓶颈，实现安全、智能、高效开采是迫切需要解决的关键工程技术难题。

推荐机构：中国煤炭学会

2023年度

如何从低品位含氦天然气中提取氦气？

天然气提氦气体分离膜分离技术离子液体膜

氦气是国家重要战略稀有气体资源，在国防军工、高端医疗、电子制造和大科学装置等领域都发挥着不可替代的作用。我国对氦气的需求量极大全球第二，但超过95%的氦气都依赖进口，是严重的“卡脖子”气体。氦气通常是与天然气伴生的，我国已发现的氦气藏普遍品位低，其中浓度低于500 ppm的气藏约占一半，低品位含氦天然气因提取困难而未得到充分利用，造成了严重的资源浪费，因此开发面向贫氦天然气的低成本提取技术是保障我国氦资源安全的关键难题。气体分离膜技术因分离过程不涉及相变，具有绿色、高效、节能的显著优点，为低成本天然气提氦提供了新机遇。开发气体分离膜与低温吸附或者低温精馏的耦合提氦技术被认为是实现低成本天然气提氦的有效途径，即通过膜分离富集的粗氦再经低温吸附或低温精馏得到高纯氦。膜富集得到氦气的纯度决定了低温吸附或低温精馏的设备投资和运行成本，因此膜分离技术也是实现低成本天然气提氦的关键。膜分离技术的核心是膜材料，开发具有自主知识产权的高性能天然气提氦膜材料与膜组件，并考察膜分离性能与低温技术耦合及经济性的关联对于我国低成本天然气提取和保障氦资源安全具有重要意义。

推荐机构：中国化工学会

2022年度