面向2040年，随着能源与矿业技术革新与革命深入推进，煤炭、油气、电力、核能、可再生能源、非能源矿产勘查、非能源矿产开采等领域诸多新兴技术将取得重大突破，能源科技与信息技术深度融合，绿色化、低碳化和智能化成为能源与矿业领域工程科技发展的重要趋势。与此同时，面对百年未有之大变局，世界能源贸易和供需格局发生深刻变化，全球能源行业正加速驶入绿色低碳转型轨道。
在应对气候变化的过程中，对清洁能源的需求牵引着能源技术的革新与革命，煤炭、油气、电力、核能、可再生能源、非能源矿产勘查、非能源矿产开采等领域的诸多新兴技术取得重大突破，推进能源绿色低碳转型。随着云计算、大数据、物联网等信息技术的发展，能源科技与信息技术深度融合，能源生产、运输、存储、消费等环节发 生重大变革，绿色化、低碳化和智能化成为能源科技发展的大趋势。
全球煤炭行业在绿色化、低碳化、智能化发展方向和趋势的指引下，在安全、绿色、智能、清洁、低碳、高效开发等方面的高质量发展能力依然不足，科技创新仍然是全球煤炭开发的重点发展方向。世界煤炭领域值得关注的热点技术方向和探索包括以下两个方面。
一是煤矿开采地质条件评价及煤矿探测关键技术，包括宽频带、宽方位、高覆盖地球物理勘探技术，基于大数据的数字盆地与剩余资源预测评价技术，以及煤伴生资源多维智能化勘查技术等。
二是智能化开采技术。该技术也是化石能源与矿产资源开发的共性技术，南宫28登录入口相关技术有智能化采矿技术，煤及共伴生资源智能化协同开采技术，井下快速开采技术，以及实时测量、评价、导向一体化智能钻测井技术等。
近年来，世界石油工业呈现出两大发展方向，一是深海与陆上深层成为油气大发现的主要领域；二是以页岩油气为代表的非常规油气的行业共识重塑了世界油气版图。未来全球油气领域工程科技发展将呈现以下趋势。
（1）常规油气勘探开发技术向更高水平发展。深层-超深层油气有利区带评价技术、超深层钻完井技术、成熟盆地精细目标识别与挖潜技术等方面不断完善和发展，保障陆上常规油气资源开发仍是世界油气产量的重要组成部分。
（2）深层/深海油气勘探开发装备和技术取得跨越式发展。万米钻井技术装备、深层物探-测井技术设备、极端环境海域勘探开发技术、 深海/超深海钻完井装备和技术、深层与深水生产系统日益成熟，推动深层/海域油气勘探开发实现大发展、大跨越，引领下一个油气勘探发现与上产浪潮。
（3）非常规油气领域颠覆性技术实现突破。中低熟页岩油原位转化技术、富油煤原位热解等新型油气资源开采技术实现突破和工业化开发，油气勘探开发领域大幅度拓展，油气工业有望迎来革命性发展。
（4）提高采收率技术在多个层面实现工业化应用。CO2驱油技术、 智能水驱技术推动低渗透油藏采收率大幅度提升，使低渗透油藏成为石油产量的重要补充。新一代化学驱规模应用于特高含水老油田，延长油藏寿命。
（5）人工智能及大数据技术与油气勘探开发实现深度融合。通过人工智能及大数据技术重新定义油气藏，对油气藏的多种数据进行深度学习和智能认知分析，实现数据的智能化处理、分析检测与预测解释，使之动态透明，提高勘探开发生产效率。
在俄乌冲突引发全球能源危机的背景下，能源价格大幅上涨， 2022 年全球电力需求依然强劲；可再生能源占比进一步攀升，未来将主导全球电力供应的增长。高比例可再生能源发电对电力系统的安全稳定运行提出更高要求。世界电力领域值得关注的热点技术方向和探索包括以下几方面。
（1）信息化技术全面应用于电力生产。高比例可再生能源和高比例电力电子特征使得电力系统的运行与调度面临更加复杂的挑战 （如剧烈变化的供需关系与更多变的运行方式），因此亟须发展新一代的信息化技术来应对日益复杂的电力系统运行与调度等。
（2）以分布式电源为核心构建分布式智能电网。分布式电源的发展，将给电网带来更加多元的发展趋势，未来将形成海量的分布式电网与公用电网协同运行的格局，分布式电网内部的平衡成为整个电力系统平衡的重要基础。
（3）用户侧新型主体广泛发展。随着新能源的大规模发展，电网调度和运行模式发生了重大改变，用户侧负荷聚合商、虚拟电厂等新型主体的广泛参与，使电力系统调节主体数量大规模增加，提升了电网在感知、通信、调度、控制、响应等方面的能力。
（4）多种储能技术综合发展。未来随着电化学等新型储能技术的进步和成本的下降，新型储能将成为储能的主力。同时，用户侧海量电动汽车，在合适的引导机制下也将成为重要的储能资源。需要重点关注储能系统的安全性、技术经济性、储能与高比例新能源接入的协调发展等。
为了全面解决核能长期可持续发展面临的安全性与可靠性、铀资源可持续性、乏燃料高效处置等重大问题挑战，美俄等国将在 2030 年左右创造性地开发出新一代先进核能系统，在安全性、经济性、可持续发展、防核扩散、防恐怖袭击等方面具有显著的先进性和竞争能力。新一代核能技术应围绕“零排放、零风险、零污染”核能发展新理念开展核心技术研发，能够全方位满足以下要求。
（1）固有安全。不存在堆芯熔化风险，不需要场外应急；反应堆自稳自调，无须干预；反应堆可以实现放射性物质自我包容，零排放。
（2）经济高效。全周期发电成本与其他可再生清洁能源具有可比性，具有系统简单、热效率高、利用率高等特点。
（3）环境友好。与周边生态环境能够和谐共处，不依赖水、风等自然条件，具备全域选址能力，并具有零污染、零排放特点。
（4）资源节约。核燃料利用率大幅提高，可直接利用乏燃料、贫铀、天然铀，满足核能长期可持续发展需求。
全球可再生能源技术研发向高效、低成本方向发展，可再生能源利用向多元协同方向发展。
（1）新装备技术研发。在风电方面，风电机组继续保持向大型化、定制化和智能化方向发展，聚焦于抗脏污与风沙高性能叶片 300 m 以上级别、风轮直径 25 MW 以上级别输出功率的机型研制，以及退役风电机组的回收再利用等；在太阳能方面，高效率低成本的光伏电池一直是行业研究重点，目前晶硅电池的实验室效率已接近理论最高效率，钙钛矿电池、染料敏化电池等新型太阳电池成为研究热点。 在储能方面，研究热点集中在高效率、长寿命、低成本的电化学储能系统领域。
（2）新能源高效利用。风电、光伏的智能化应用成为新发展趋势，其并网性能的重要性也日益提升；地热能的研究热点聚焦于干热岩型地热的开发利用技术；生物质能的研究热点以制备液体燃料、固体燃料技术等为主；海洋能的研究热点聚焦于开发高效低成本海洋能发电装备和拓展海洋能技术应用领域等。
近几十年来，随着一系列大型-超大型矿床的发现，如澳大利亚的奥林匹克坝（Olympic dem）铜-金-铀-稀土矿，蒙古国的奥玉陶勒盖 （Oyu Tolgoi）铜金矿，智利的科亚瓦西斑岩铜矿床，美国的佩布尔 （Pebble）和瑞索卢申（Resolution）两个超大型铜矿，中国朱溪和大湖塘两个超大型钨矿、新疆火烧云超大型铅锌矿等，覆盖区和“难进入区”（崇山峻岭、高原峡谷、海陆交互带、森林、沙漠等）矿产资源的巨大潜力得到广大地质研究人员和矿产勘探工作者的重视。未来， 非能源矿产勘查领域将向快速、低成本、智能、绿色、安全的方向发展。
（1）新装备广泛应用。搭载遥感、地球物理等设备的无人机、直升机、小型固定翼飞机将成为野外数据采集的重要平台，智能钻探、 快速分析仪器可实现一般化学成分的野外现场直接分析测试。
（2）数字化技术深度融合。人工智能、大数据、云计算、物联网等现代信息技术与矿产勘查开发融合，应用数据自动化处理和自主决策，为矿产快速精细勘查提供重要指导。
在全球范围内，主要矿业巨头通过建立在科学研究基础上的技术创新和装备研发来推动采矿技术发展；同时，强化学科的交叉融合， 大力推动大数据、人工智能、云计算、移动互联等现代信息技术与采矿技术的融合，最终实现绿色开采、智能开采、深部开采。
（1）绿色开采是非能源矿产可持续发展的关键模式。把矿区的资源与环境作为一个整体，在充分回收、有效利用矿产资源的同时，开发、利用和保护矿区的土地、水体、森林等各类资源，实现资源-经济环境三者统一协调的开发过程，涵盖矿业发展的全尺度、全周期，这是主基线。
（2）智能开采是实现矿业高质量发展的关键手段。以开采环境数字化、采掘装备智能化、生产过程遥控化、信息传输网络化、经营管理信息化、决策过程智慧化为特质，助力实现安全、高效的采矿。
（3）深部开采是资源开发的空间尺度。随着浅部资源的耗尽，资源开发逐渐转向深部开采，亟待解决的关键科技问题凸显，如“四高一扰动”等问题。
2023 年全球能源消费量再创新高，一次能源消费 211 亿tce，同比增长 2.0%，基本回归新冠疫情前平均增长水平（Energy Institute， 2024）。同时，在百年未有之大变局下，世界能源格局正迎来新的机遇和挑战，地缘政治冲突引发全球能源贸易和供需格局发生深刻变化。能源消费有所增长、供应格局发生变化，当前，全球能源行业正加速驶入绿色低碳转型轨道。
IEA发布的《全球能源行业 2050 年净零排放路线图》指出，在净零排放情景中，2030 年能源供应总量将降至 550 EJ，比 2020 年下降 7%，2050 年的能源供应总量将保持在这个水平。2030 年前，光伏和风能成为全球的主要电力来源，2050 年将为全球提供近 70%的发电量。 化石燃料用量大幅减少，其在能源供应总量中的占比，将从 2020 年的 80%下降到 2050 年的 20%。2050 年，煤炭需求将降至 6 亿tce，降幅达 90%，2020—2050 年年均下降 7%；石油需求将下跌至 2400 万桶/d，降幅达 75%，而天然气需求将下降至 1.75 万亿m³，降幅达 55%。
可再生能源迅猛发展，未来其消费占比将进一步攀升。《BP 世界能源展望（2023 年）》重点考虑了俄乌冲突和美国通过的《通胀削减法案》（Inflation Reduction Act）的影响，指出全球一次能源中可再生能源的份额将从 2019 年的约 10%增加到 2050 年的 35%—65%。随着世界向低碳能源转变，化石能源的作用将逐渐减弱，在一次能源中所占的份额将下降到 2050 年的 20%—55%。在未来的 10 年中，全球石油需求将达到顶峰，然后开始下降。然而，天然气的未来发展趋势并不十分明确。此外，该报告指出，全球能源未来发展呈现四个趋势：油气角色的下降、可再生能源的迅速扩张、电气化程度的提高，以及低碳氢能使用的增长。
煤炭是目前全球储量最为丰富、分布最为广泛且使用最为经济的能源资源。根据《世界能源统计年鉴 2022》，全球已探明的煤炭储量超过 1 万亿t。其中，美国是全球煤炭储量最丰富的国家，占全球资源的 23.7%，俄罗斯占比为 15.2%，澳大利亚占比为 14%，中国占比为13.2%，印度占比为 9.6%，印度尼西亚占比为 3.5%，德国占比为 3.4%，乌克兰占比为 3.3%，波兰占比为 2.5%，哈萨克斯坦占比为 2.4%，以上 10 个国家储量之和占全球总储量的 90.8%（BP，2022）。
英国BP石油公司预测，随着世界范围内工业和电力行业燃料使用向低碳燃料转变，煤炭的市场份额下降幅度最大，到 2050 年，在“当前轨迹情景假设”和“净零情景假设”这两种情景中，煤炭消耗量将降低 35%以上（BP，2024）。美国能源信息署（Energy Information Administration，EIA）预测，2020—2050 年，美国煤炭产量和消费量均呈下降趋势（EIA，2022）。煤炭是印度最重要的电力来源，煤炭消费在一次能源消费中所占份额在 50%以上。从中长期来看，印度的煤炭产量和消费量将会持续保持增长，成为煤炭消费增长最大的市场， 预计到 2040 年，印度动力煤需求将达到 13 亿 t 以上，煤炭消费量占全球比例将达到约 25%。近 30 年来，俄罗斯的煤炭消费总量呈现波动下降的趋势，平均每年的煤炭消费量维持在 2.1 亿 t 左右。从煤炭消费结构来看，俄罗斯的煤炭主要用于发电和炼焦，用于发电的煤炭消费占比在 50%以上（徐鑫，2021）。预计到“十四五”时期末，煤炭仍占中国能源消费比重的 50%左右，到 2030 年占比为 45%左右。到 2040 年，中国煤炭产业将在更高层次、更高水平上释放生产力，以煤矿全生命周期大数据为基础，打造基于 GIS+BIM+IOT +AI 的数字孪生体，从以往被动响应逐步转变为全域协同治理、智能预警。
随着全球应对气候变化的进程加快，叠加新冠疫情影响和俄乌冲突，世界能源市场剧烈震荡，国际油气贸易流向由“逆时针”转向 “顺时针”，欧洲油气“脱俄倚美”，俄罗斯油气出口“转东向南”，美国与石油输出国组织形成两极格局，成为全球新增产量的主要来源。 油气行业发展面临新能源开发与煤炭清洁利用的双重挤压，油气发展面临尴尬的局面。
中国石油天然气集团有限公司发布的 2021 年版《世界与中国能源展望》显示，在不同情景下，2040 年前，尽管油气需求变化较大，但油气仍将维持主体能源地位，占一次能源比重保持在 50%左右，石油消费将从以交通领域为主转向以化工领域为主，未来的油气开发将集中于低成本的资源富集区，亚太地区作为石油、天然气的净进口地区， 供应保障长期依靠进口。超级压裂、人工智能和数字化等新技术的不断引入，将推动非常规油气领域的快速发展，为老区勘探提供新方向，也将大幅提升油气勘探开发规模效益，成为未来油气行业转型发展的新引擎。
《BP世界能源展望（2023年）》指出，在大力发展可再生能源的趋势下，全球能源系统的电气化水平将不断提高，且随着新兴市场的发展和电力互联互通，全球电力需求量将显著增长。到 2050 年，电力在终端能源消费中的占比将由 2019 年的约 20%增加至 30%——50%，几乎所有终端用能部门都将提高电气化水平。电力需求增加、电气化水平提高将对电网提出更高要求。
《全球能源行业 2050 年净零排放路线图》显示，电力系统灵活性到 2050年须提升到两倍水平，才能消纳风能、太阳能等波动性能源的大规模接入。因此，全球能源转型需要智能化和数字化程度更高的电网为支撑，大力发展能提高电力系统灵活性的各种渠道，包括电池、需求侧响应和低碳灵活发电厂。耗时 130 年建成的全球电网电力线 年需要再增加 25%。电网总投资到 2030 年和 2040 年分别需要增加到 8200 亿美元和 1 万亿美元，当电力完全脱碳、可再生能源增长随其需求量增长而相应放缓后，电网总投资才会回落。
IEA 预计，到 2050 年，在全球 90%的可再生能源电力中，风力和光伏发电的份额占 70%，其余的 30%则大部分需要由核能来提供。尤其是核能和可再生能源相结合的混合能源系统可以显著减少温室气体排放，其固有的高安全性和高效率的热电联产能力，可以满足不同用户的电力需要。除核电外，核能的非电力应用潜力巨大。SMR 和先进四代堆技术能够供应更高温度的热量，这使得核能技术可以满足某些电力和供热领域的生产要求，包括海水淡化、制氢、原油开采、石油化工、船舶运输，甚至太空应用。因此，综合考虑清洁低碳、经济性、灵活性和能源安全等要素，核能将为全球过渡到净零能源系统提供“必不可少的基础”（田慧方，2022）。
积极发展可再生能源，加快能源体系绿色低碳转型，是世界各国应对气候变化、加强能源安全的一致选择。根据《“十四五”现代能源体系规划》，2017—2021 年，可再生能源提供了全球新增发电量的约 60%。欧盟、英国、日本相继颁布了《欧洲绿色协议》《绿色工业革命十点计划》《2050 碳中和绿色增长战略》，引导可再生能源发展， 提高可再生能源发电和消费的比例。
美国提出，到 2050 年可再生能源发电占比达到 44%；德国提出， 到 2030 年实现可再生能源发电占总发电量的 80%；英国计划 2050 年可再生能源提供 87%的发电量；丹麦设立了 2050 年实现 100%非化石能源的目标；日本重点发展可再生能源和氢能，全面建设氢能社会，计划到 2050 年，能源结构中可再生能源占比将达 50%—60%（Nalley and LaRose，2022；徐馨，2024；彭博新能源财经，2019）。
以可再生能源替代传统化石能源已成为重要的世界能源发展趋势，全球能源正朝着清洁、高效、低碳、可持续方向发展。
能源转型需要更广泛的清洁能源技术作为支撑，其中许多技术发展及应用依赖于锂、钴、镍、锰、铜、银、铂、硅、磷、石墨和稀土等矿产资源。IEA 报告预测，到 2040 年能源领域对关键矿产需求总量将会增加多达 6 倍，部分矿产需求也将会大幅飙升。例如，锂的需求会增加 13 倍以上，石墨增加 8 倍以上，钴增加 6 倍以上，镍增加 6 倍以上，锰增加 3 倍以上，稀土增加 3 倍以上，铜增加 2 倍以上，钼增加 2 倍以上，硅增加 2 倍以上等（鞠建华等，2023）。
2040年，中国新兴产业的发展将带动非能源矿产资源格局的变化，全球经济或从“燃料驱动”向“材料驱动”转化。随着中国经济增长，非能源矿产资源需求也会保持一定增速，中国钢需求在“十四五”期间进入平台期，铁矿石、锰矿等黑色金属矿石需求将在高位趋稳，中国仍将是世界第一消费大国；电动化产品需求的快速增长，将拉动中国铜需求的快速增长，2040年预计铜消费量将达到 1860万t；随 着轻量化产品需求的快速增长，中国铝消费也将逐年增长，预计 2040年将达到 6000万t；为实现“双碳”目标，中国战略性矿产需求日益增大，与新能源、战略性新兴产业相关的锂、钴、镍、稀土等金属及萤石、石墨等非金属的需求可能会爆发性增长。矿产勘查投资意愿将增高，主要集中在新兴产业、高技术矿产、非金属矿产领域。此外，海外矿业市场博弈更加激烈，高效、精准、智能的勘查技术将成为大型矿业公司博弈的筹码。
根据非能源矿产开采领域的工程科技发展趋势，预计 2040 年非能源矿产开采呈现出以下状态。
（1）开采模式绿色化。在矿产资源开发全过程中，能够实施科学有序开采，对矿区及周边环境扰动控制在可控范围内，实现矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和矿区社区和谐化，呈现可持续发展态势。对资源应采尽采、应用尽用，无废弃物堆置，环境、社会和治理（environmental, social and governance， ESG）主题深入矿业开采全过程。
（2）开采过程机械化。随着采矿装备的突破，实现作业面的机械化作业，尤其是硬岩连续破岩装备的应用，使得破岩、装运等开采全工序平行连续运行，在时间、空间上真正实现机械化连续作业。
（3）开采管控智慧化。通过将开采工艺环节、采矿装备与大数据、云计算、人工智能技术融合，动态精准地获取采矿工艺的关键数据与资料，通过智能化的分析决策，自动调度智能化的采矿装备，实现采矿设计数字化、生产调度指挥智能化、采矿安全监管实时化、设备和能耗管控自动化、矿山生产及设备无人值守，建成智慧矿山。
本文摘编自《中国工程科技 2040 发展战略·能源与矿业领域报告》，编委会主任为中国工程院院士苏义脑，标题和内容有调整。
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《中国工程科技 2040 发展战略·能源与矿业领域报告》在系统分析世界科技发展大势的基础上，紧密结合中国发展需求，提出了面向 2040 年中国能源与矿业领域工程科技的发展思路、战略目标与总体架构，各子领域的重点任务、重大工程与重大工程科技项目，以及工程科技需求牵引的基础研究方向建议。
本书涵盖煤炭、油气、电力、核能、可再生能源和非能源矿业等多个子领域，系统性、综合性、前瞻性强，可为相关政府部门系统谋划和前瞻部署提供参考，为科研工作者把握学科前沿动态、明确研究方向提供指引，为科技企业洞察行业发展趋势、优化企业技术创新布局提供助力，同时智库研究人员、社会公众也可通过本书了解能源与矿业领域工程科技发展状况和未来图景。
苏义脑，1949年7月9日出生于河南偃师，油气钻井工程专家，中国工程院院士，中国石油勘探开发研究院钻井工艺研究所副所长、教授级高级工程师、博士生导师。
全球气候危机已经显现，高温频发、暴雨增加等均与全球气候变暖及二氧化碳排放有关，急需改变现有工业利用化石能源排放二氧化碳的生产方式。 工业革命以来，将地层中的化石能源（煤、石油及天然气等)开采出来，燃烧利用生成了大量二氧化碳排放到大气层中，对地球环境产生了重大影响。 化石能源不仅是一类能源，而且还是一类以碳氢化合物为主的物质，具有能量和物质两种属性。因此，我们提出了将化石能源的能量和元素同时高效利用而不排放二氧化碳简称“用碳不排碳”的科技工业路线，综合经济效益更好！ 这样，可以形成化石能源固碳利用的能源工业和材料工业路线。 这也是实现碳中和目标经济可行的根本途径。
2025年成都世界运动会将于8月7日开幕：成都世运会开幕式进入倒计时。
黑龙江省司法厅消息，7月28日12时，戒毒人民警察、全国司法行政系统二级英雄模范师帅，因病医治无效去世，享年47岁。
香港浸会大学回应武大图书馆女生控诉男生性骚扰案，强调学校有清晰的招生政策和行为守则，将严格遵循相关规定处理任何违规行为，但不会就个别案件发表评论（四川观察）
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据陕西省纪委监委消息：西安市人大常委会原副主任康军涉嫌严重违纪违法，目前正接受陕西省纪委监委纪律审查和监察调查。
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贵州瓮安回应“小孩卖冰棍遭顾客吃霸王餐”：孩子报警后，经协调顾客已及时付钱
7月28日，有媒体报道称，近日贵州瓮安有小孩卖冰棍时遭遇有人吃“霸王餐”，小孩的冰棍箱里只剩下最后两支冰棍，顾客吃完两支后非要拿到第三支才付钱，小孩无奈报警求助。
山东省纪委监委网站7月28日消息，鄄城县委书记、二级巡视员孙伟涉嫌严重违纪违法，目前正接受山东省纪委监委纪律审查和监察调查。
一、我国超深油气开采迈上新台阶7 月 29 日，中国石油宣布位于塔克拉玛干沙漠的富满油气区日产油气突破 1 万吨，标志着我国 8000 米级超深油气开采进入规模上产阶段。该区域今年已钻成 30 口超深高产井，部分井深突破 9000 米，证实了超深层资源潜力。
