前言

目前，全球能源結構仍以化石能源為主，在未來很長一段時間內，人類還需要依賴化石能源來保障生存和發展。然而，由于化石能源的不可再生的性質，加上經濟飛速發展對地球上的化石能源的巨大消耗，我們正面臨著化石能源枯竭的問題。在化石能源消費過程中，非常容易產生二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物和煙塵，造成全球變暖、空氣質量下降、酸雨等問題，我們也不得不應對全球性的環境污染和生態平衡破壞等問題。未來，伴隨著能源消費的持續增長和能源資源分布集中度的日益增大，對能源資源的爭奪將日趨激烈，爭奪的方式也更加復雜，化石能源對環境的污染和全球氣候的影響將日趨嚴重。世界能源正朝著多元化、高效化、清潔化、低碳化、可再生化方向發展。

我國化石能源儲備量雖然很大，但人均可利用量低于世界平均水平，我國能源發展面臨著前所未有的挑戰。一方面表現為能源安全形勢嚴峻?！案幻骸⑸儆?、缺氣”是我國能源資源的基本特征，煤炭占絕對主導地位，油氣供應則受制于人，2017年我國原油對外依存度已高達68%，天然氣對外依存度也達到了39%，對我國來說，形勢非常嚴峻；另一方面則是環境壓力巨大。內部表現為大范圍、高強度的霧霾天氣倒逼能源結構轉型，外部則表現為二氧化碳減排任務艱巨，環境污染已成為制約我國經濟發展的障礙之一。隨著我國能源需求的不斷增長和環境保護意識的日益加強，推進能源生產和消費革命，構建清潔低碳、安全高效的能源體系日趨緊迫。

實現能源革命，一方面要做好煤炭清潔高效利用，另一方面要提升清潔能源比重。清潔能源，即綠色能源，是指不排放污染物、能夠直接用于生產生活的能源，包括核能、風能、太陽能、生物能等“可再生能源”。在新能源、可再生能源資源總量不足、對外依存度高等問題突出，以清潔能源保障穩定供應壓力大的情況下，加快推動煤炭清潔利用已經成為必然選擇。此外，核電作為穩定的清潔高效能源，相比于傳統化石能源更環保、更經濟，近年來技術進步顯著，越來越安全且越來越高效。在我國當前調整能源結構、提高清潔能源比例的背景下，核電有越來越大的發展空間。

煤炭清潔利用技術又稱為清潔煤技術，是指以煤炭洗選為源頭、以煤炭高效潔凈燃燒為先導、以煤炭氣化為核心、以煤炭轉化和污染控制為重要內容的技術體系，主要包括煤炭加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭轉化等技術手段。我國一次能源生產和消費的60%左右都依賴煤炭，而且以煤炭為主體的能源結構在相當長一段時間內不會改變。長期以來，煤炭作為我國的主體能源和重要工業原料，為經濟社會健康發展做出了突出貢獻，但煤炭利用方式粗放、能效低、污染重等問題沒有得到根本解決。因此，研究煤炭清潔利用具有重要的現實意義。

本書充分利用文獻計量學和專利統計方法，綜合分析全球煤炭清潔利用技術已經公開的科技文獻和各國專利信息，根據技術發展趨勢和態勢，預測了未來煤炭清潔利用技術發展趨勢，同時深度剖析具有普遍行業影響力的創新性技術，系統梳理了煤炭清潔利用技術發展脈絡。

本書通過文獻計量學的方法，從煤炭清潔利用技術領域年度發文量、文獻類型、出版語言、出版機構、國家、作者、研究方向、期刊和高被引論文等角度，全面梳理了煤炭清潔利用技術的發展歷程。近10年間，煤炭清潔利用技術領域論文數量逐年增加，中國、美國和印度在煤炭清潔利用技術領域發展迅速，研究單位多，發表論文數量居世界前列，在該領域投入大、產出多，具有一定的影響力。

本書通過專利信息統計分析方法，設計檢索式及對所檢索出的數據進行清洗加工，從全球專利申請量、法律狀態、出版語言、技術研發地域、市場技術布局、主要競爭對手、發明人及研發團隊等方面，對煤炭清潔利用技術的研究現狀進行了分析。近10年間，煤炭清潔利用技術領域全球專利申請數量總體呈現上升趨勢，尤其中國研究單位多、投入大，發表專利數量居世界前列，在該領域具有較大的影響力。在重要的專利權人中，除一些大型國有企業外，不乏一些新興企業。

核電用鋼是核電站設備制造中最為重要的材料，也是用量最大的關鍵結構材料。目前和未來核電站的核島和常規島中大部分部件均采用鋼鐵材料。例如，壓水反應堆核電站中采用鋼鐵材料制造部件的成本占整套核電機組成本的83%，除核燃料包殼、控制棒驅動機構和蒸汽發生器傳熱管等部件采用鋯合金和鎳基合金外，其余設備均采用鋼鐵材料。核能的發展除新型核能技術的不斷創新之外，與核電設備用材的更新換代也息息相關，更高性能、更長壽命的核電設備用材可以顯著提升核能的利用效率、安全性。中國核電用鋼的發展起步很晚，在中國核電處于探索階段時，國內的核電用鋼全靠進口，沒有擁有自主產權的產品。隨著國內鋼鐵技術的飛速發展及核電用鋼標準體系的逐步建立、規范，目前我國核電用鋼已經完全扭轉過去被動落后的局面，正在朝著全球領先水平邁進。

本書從全球核電技術的發展開始，詳細介紹了國內外核電的發展歷程。按照核電的發展歷程，逐一介紹了不同的反應堆的技術特點、工作原理，以及對于設備的要求等方面的內容，并著重介紹了第四代核電站技術。在歸納總結全球核電技術發展之后，聚焦于起步晚、發展快的國內核電技術領域，重點分析了中國核電發展概況、核電站的運營情況，總結了目前處于新時期的中國核電發展特點，并展望了未來的核電技術發展。

本書按照不同系別、反應堆內外不同服役位置等分類方法，對多種類型的核電用鋼進行介紹，分析了國內核電用鋼技術特點。通過梳理核電站一回路主管道、壓力容器、蒸汽發生器、堆內構件等關鍵部件用鋼的國產化進展情況，分析了國內新一代核電用材的發展現狀和趨勢。

在本書的撰寫、出版過程中，我們得到了國家科技圖書文獻中心的大力支持，以及能源、化工、冶金、材料等領域諸多專家的精心指導和無私幫助，在此表示衷心的感謝。

由于時間倉促和編著者水平有限，書中難免存在錯誤、遺漏和不當之處，懇請廣大讀者和專家批評指正。

編著者