韩国科技评估与规划研究院提出面向碳中和的10项新兴技术

近日，韩国科技评估与规划研究院以碳中和为目标，确定10项新兴技术，每项新兴技术都与其他技术形成互补关系，预计将产生积极的协同效应，为实现2030年的韩国国家自主贡献目标做出贡献。10项具体技术如下：

1、碳捕集与利用技术目前全球碳捕集与封存（CCS）设施的数量为65个，其中26座设施已投入使用，3座在建，21座处于初期开发阶段，相关技术正在积极研发。韩国正在进行1至10兆瓦规模的碳捕集技术示范研究，目前该项技术还处于起步阶段。预计到2030年，将捕集100万吨燃煤后排放的CO2，CO2向燃料的转化率达到30%，通过矿物碳化为建筑材料的CO2达到10万吨。随着大容量长寿命二次电池技术的广泛应用，基于碳捕集与利用的燃料生产和可再生能源储能技术将失去较大优势；但将碳捕集与利用技术和低碳钢生产相结合，将有助于钢铁行业的碳减排。

2、生物基原材料/产品制造技术生物基原材料/产品制造技术是以生物基原料为起点，扩展到生物烯烃、生物丙烯酸等生物基应用原料，发展成精细/特种化学生物制品和生物塑料关键中间体的材料技术。为减少碳排放，有必要将石脑油和烯烃（石化领域原材料）转化为低碳环保的生物基原材料，并使上游部门（热解）与下游部门（基础原料生产）贯通。目前，韩国大企业率先使用该技术，跨国化学企业也积极向生物化学过渡。预计到2030年，作为韩国主要出口产业的石油化工业将向脱碳和环保的生物基原料、生物基应用原材料和生物塑料转变，以奠定韩国在石化技术方面的全球领先地位。此外，用可生物降解的塑料替代不可降解塑料，有望为预防陆地和海洋污染提供根本性的解决方案。3、钢铁低碳生产技术钢铁低碳生产技术是替代传统高炉转炉工艺中使用的碳基燃料和原材料的工艺技术，并与碳捕集、利用与封存（CCUS）技术相结合。本技术包括高炉转炉过程中使用的碳基燃料和原料替代技术；高炉转炉中大量使用废钢技术；纯氧高炉技术等。目前，韩国钢铁低碳生产技术处于商用化阶段，正在推进“COOLSTAR炼钢二氧化碳低排放技术及减氢过程（2017-2025年）”计划，开发比现有炼钢工艺减少15%碳排放的技术。预计到2030年，韩国将完成高炉用碳基燃料和原料的替代技术、转炉中大量使用废钢技术的完全开发和示范，到2040年实现商业化应用。

4、高容量和长寿命二次电池技术该技术包括锂离子电池、固态电池、金属-空气电池、锂硫电池、氧化还原液流电池、钠离子电池、多价离子电池及相关材料、零部件和全电池技术。其中，零部件/材料技术涉及构成二次电池的部件和材料，包括罐、铅片、集流体、导电添加剂、粘结剂和电解液添加剂等。由于电动汽车、可再生能源存储等多个应用领域的蓬勃发展，二次电池的需求正逐年递增。目前，锂离子电池已经达到理论性能极限，因此有必要开发新一代二次电池。预计到2030年，随着可再生能源、能源存储系统、电动汽车的广泛应用，二次电池将发挥重要作用。此外，高容量长寿命二次电池将与其他新兴技术（如高效太阳能电池、大规模海上风力发电系统、清洁制氢技术等）产生协同效应，实现电能的连续、高效、高质量发展。

5、清洁制氢技术该技术可分为“绿氢”技术（利用风能和太阳能等可再生能源生产电力，通过电解水制氢）和“蓝氢”技术（从天然气等化石燃料中提取氢气的技术，并与碳捕集技术相结合）等。韩国目前正在推进绿色制氢示范工程（千瓦级），但与世界领先国家（兆瓦级）在生产规模上还存在较大差距。韩国绿色制氢平均产量为8.9公斤/小时，目前还处于示范阶段，到2025年，必须开发绿色制氢的量产技术，并建立蓝色制氢的产业应用基础。预计到2030年，清洁氢生产、燃料电池等能源转换技术将对国家竞争力产生重大影响。此外，该项技术与其他新兴技术相结合时，制氢效率将取决于每项技术的技术开发水平、成本竞争力和环境效益。

6、氨燃料发电技术氨燃料发电技术可分为现有的燃气轮机和煤锅炉改造为氨轮机/锅炉技术；氨裂解氢轮机联合发电系统技术和燃煤电厂氨（100%氨或氨混合物）燃烧技术等。韩国目前正在推进氢/氨发电技术示范应用，目标是开发氨占比在20%以上的掺混燃烧技术。预计到2030年，为了减少碳排放，燃煤电厂占比较高的国家（如韩国、日本、东南亚、中国等）对氨的需求将快速增长。

7、电网集成系统技术电网集成系统技术包括虚拟惯性/高速频率调节技术、智能逆变器技术和交通车辆充电技术。有必要解决可再生能源地区差异造成的电力供需不平衡问题。电力系统、基础设施和运行系统应按照发电端组成重新布局。韩国目前正在推进采用柔性电力传输系统和同步补偿器等电力系统稳定器，提高需求系数，稳定可再生能源并网发电。预计到2030年，基于大容量/远距离输电的供电系统将转变为本地发电本地消纳，并以最低发送配额输送给临近地区的供电系统。而在与其他新兴技术联用过程中，虚拟惯性/高速频率调节技术和智能逆变器技术是提高太阳能电池和大型海上风力发电效率和稳定性的核心技术。电动汽车充电技术有望与大容量长寿命二次电池的储能系统产生协同效应，以缓解由于大容量快速充电桩数量的增加而导致电力需求的突然波动。

8、高效太阳能电池技术虽然高效太阳能电池板的安装数量逐年递增，但未来降低平准化度电成本，需要在降低制造成本的同时，大幅提高高效太阳能电池的产量。目前，韩国在钙钛矿太阳能电池领域取得了世界最高效率，晶硅太阳能电池在市场上占有率处于领先地位。预计到2030年，化石燃料使用量将大幅减少，可再生能源特别是太阳能和风能的比例将大幅增加。此外，虽然目前常规晶硅太阳能电池装机规模在全球市场处于领先地位，但由于其效率提升空间有限，预计未来其市场份额将大幅下降；TOPCon太阳能电池（一种基于选择性载流子原理的隧穿氧化层钝化接触太阳能电池技术）、晶硅异质结太阳电池和高效晶硅太阳能电池市场份额将有望增加。

9、大型海上风电系统技术大型海上风电技术包括风力发电机组设计、部件设计、系统设计、安装施工、运行维护等。由于海上风力发电可以通过国内生产无需进口，成为快速发展的技术密集型国家基础设施项目之一。丹麦、美国、德国在海上风力发电方面处于世界领先地位。虽然韩国部分零部件企业的技术竞争力得到了认可，但整体仍落后于海外企业。目前，韩国斗山重工正在开发8兆瓦海上风力发电机组，Unison正在开发8~10兆瓦海上风电机组。预计到2030年，韩国将开发寿命为30年、功率为15兆瓦的风力涡轮机。

10、稀土元素回收技术稀土元素回收技术分为可持续、环保的资源循环利用技术、高附加值材料开发技术、产业生态系统恢复技术等。由于可再生能源的高速发展，对钕等用于风力涡轮机和电动汽车永磁体所需的稀土矿物需求正不断增加。为了实现稀土资源供应链多元化，韩国需要研究减少稀土资源的使用，并针对中国稀土资源的主导地位开发稀土替代品。韩国国内目前稀土完全依赖进口，因此，有必要制定稳定稀土供应链的相关政策，以应对国内稀土需求的不断增加。预计到2030年，韩国有望开发稀土矿产高效回收技术和从城市矿山产生的废物资源回收利用稀土材料。