《規劃》主要圍繞五大路線攻關前沿技術：先進可再生能源發電及綜合利用技術方面，布局17項重點任務。新型電力系統及其支撐技術方面，布局12項關鍵技術攻關。安全高效核能技術方面，布局11項重點任務。綠色高效化石能源開發利用技術方面，共提出37項關鍵技術攻關。能源系統數字化智能化技術方面，共布局16項重點任務。
綠色高效化石能源開發利用技術方面，提出聚焦增強油氣安全保障能力，開展常規油氣和非常規油氣勘探開發、輸運和煉化領域相關關鍵核心技術攻關。聚焦煤炭綠色智能開采、重大災害防控、分質分級轉化、污染物控制等重大需求，形成煤炭綠色智能高效開發利用技術體系。
煉化領域方面主攻特種專用橡膠技術、高端潤滑油脂技術、分子煉油與分子轉化平臺技術三大關鍵技術，開展多產化工料或多產航煤兼顧化工料等傳統煉廠轉型升級示范。
特種專用橡膠技術
【集中攻關】開展氫化丁腈橡膠、梯度阻尼橡膠、長鏈支化稀土順丁橡膠分子設計及制備技術研究，突破合成工藝及控制技術，研制耐油氫化丁腈橡膠復合材料、寬溫域寬頻率高阻尼消聲瓦用復合材料，完成稀土順丁橡膠高性能輪胎試制，形成氫化丁腈橡膠產品生產線、梯度阻尼橡膠穩產和長鏈支化稀土順丁橡膠成套技術。
高端潤滑油脂技術
【集中攻關】開展多元醇酯、烷基萘、硅烴、低聚抗氧劑等高端潤滑材料構效關系和高選擇性合成技術研究，研制硅烴基空間潤滑油、高性能航空渦輪發動機潤滑油、超寬溫通用航空潤滑脂等高尖端潤滑油脂產品，為高端潤滑油脂、多元醇酯、長鏈烷基萘等基礎油工業級批量化試生產建立條件。
分子煉油與分子轉化平臺技術
【集中攻關】開展分子煉油機理研究，突破分子表征、先進分離、模擬放大、分子重構、智能控制等關鍵技術，構建產品結構靈活調整的石油分子轉化平臺，實現傳統煉廠多產化工料或多產航煤兼顧化工料，增強傳統煉廠產品結構調變能力。
煉化技術路線圖
煤化工領域方面布局新型柔性氣化和煤與有機廢棄物協同氣化技術、煤制油工藝升級及產品高端化技術、低階煤分質利用關鍵技術、煤轉化過程中多種污染物協同控制技術等四項關鍵技術攻關。
新型柔性氣化和煤與有機廢棄物協同氣化技術
【集中攻關】開發適宜于油氣聯產的大型柔性氣化爐技術，提高甲烷產率、減少污水排放量，實現低階煤的清潔高效利用。
【示范試驗】開展水煤(焦)漿與煉廠廢棄物共氣化技術研發與示范，協同處理煉廠含油污泥、廢油漿等廢棄物；開展3000噸/天粉煤加壓氣化技術研發與示范，解決高灰分、高灰熔點煤清潔高效氣化難題。
煤制油工藝升級及產品高端化技術
【集中攻關】突破煤炭分級液化的溫和加氫液化、殘渣熱解、固體殘渣-廢水共氣化等關鍵技術，提高煤制油的過程能效、油品收率和油品品質；研發百萬噸級煤油共加氫制芳烴、航空燃料等高品質特種燃料油成套技術。
【應用推廣】優化升級超百萬噸級大型煤炭間接液化成套技術裝備，進一步開發汽油等超清潔液體燃料生產技術。
低階煤分質利用關鍵技術
【集中攻關】突破煤焦油深加工制取化工新材料技術。
【示范試驗】開展百萬噸級低階煤熱解及產品深加工、萬噸級粉煤熱解與氣化耦合一體化等技術裝備工程示范，推進低階煤分質利用。
煤轉化過程中多種污染物協同控制技術
【集中攻關】突破低成本炭基催化劑制備、新型脫硫脫硝反應器及原位再生等關鍵技術裝備，形成適于工業爐窯煙氣多種污染物協同凈化成套技術；突破煤化工高鹽、高濃、難降解有機廢水深度處理工藝技術，形成煤化工轉化過程中廢水協同凈化技術。
煤炭清潔高效轉化技術路線圖
《規劃》還提出，研發更高效、更經濟、更可靠的生物質能等可再生能源先進發電及綜合利用技術；攻克高效氫氣制備、儲運、加注和燃料電池關鍵技術，推動氫能與可再生能源融合發展。
生物質能轉化與利用技術
【集中攻關】研發生物質煉廠關鍵核心技術，生物質解聚與轉化制備生物航空燃料等前沿技術，形成以生物質為原料高效合成/轉化生產交通運輸燃料/低碳能源產品技術體系。
【示范試驗】研發并示范多種類生物質原料高效轉化乙醇、定向熱轉化制備燃油、油脂連續熱化學轉化制備生物柴油等系列技術。突破多種原料預處理、高效穩定厭氧消化、氣液固副產物高值利用等生物燃氣全產業鏈技術，開展適合不同原料類型和區域特點的規模化生物燃氣工程及分布式能源系統示范，提升生物燃氣工程的經濟性和穩定性。
氫氣制備關鍵技術
【集中攻關】突破適用于可再生能源電解水制氫的質子交換膜(PEM)和低電耗、長壽命高溫固體氧化物(SOEC)電解制氫關鍵技術，開展太陽能光解水制氫、熱化學循環分解水制氫、低熱值含碳原料制氫、超臨界水熱化學還原制氫等新型制氫技術基礎研究。
【示范試驗】開展多能互補可再生能源制氫系統最優容量配置研究，研發動態響應、快速啟停及調度控制等關鍵技術；建立可再生能源——燃料電池耦合系統協同控制平臺；研發可再生能源離網制氫關鍵技術；開展多應用場景可再生能源-氫能的綜合能源系統示范。
氫氣儲運關鍵技術
【集中攻關】突破50MPa氣態運輸用氫氣瓶；研究氫氣長距離管輸技術；開展安全、低能耗的低溫液氫儲運，高密度、輕質固態氫儲運，長壽命、高效率的有機液體儲運氫等技術研究。
【示范試驗】開展純氫/摻氫天然氣管道及輸送關鍵設備安全可靠性、經濟性、適應性和完整性評價，開展天然氣管道摻氫示范應用；研發大規模氫液化、氫儲存示范裝置。
氫氣加注關鍵技術
【示范試驗】研制低預冷能耗、滿足國際加氫協議的70MPa加氫機和高可靠性、低能耗的45MPa/90MPa壓縮機等關鍵裝備，開展加氫機和加氫站壓縮機的性能評價、控制及壽命快速測試等技術研究，研制35MPa/70MPa 加氫裝備以及核心零部件，建成加氫站示范工程。
氫安全防控及氫氣品質保障技術
【集中攻關】開展臨氫環境下臨氫材料和零部件氫泄漏檢測及危險性試驗研究，研制快速、靈敏、低成本氫傳感器和氫氣微泄漏監測材料，研發氫氣燃燒事故防控與應急處置技術裝備；開展工業副產氫純化關鍵技術研究。
氫能及燃料電池技術路線圖
為確保“十四五”期間能源科技創新工作有序開展，《規劃》圍繞創新協同機制、創新平臺體系、成果示范應用、企業主體地位、技術標準體系、規劃資金支持、科技國際合作、科技人才培養等8個方面，提出了相關保障措施。
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