第一章緒論
能源工業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎行業(yè)和重要組成部分。隨著我國工業(yè)化、城鎮(zhèn)化和機動化進程的不斷深入，能源消費亦持續(xù)高速增長，使得能源工業(yè)對我國社會發(fā)展現(xiàn)代化進程的塑形作用凸顯。因此，積極培育能源領域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，以此推動能源生產(chǎn)和利用方式變革，構(gòu)建安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟、清潔的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系，具有重要的戰(zhàn)略意義，也必將對我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、能源利用效率提高以及應對氣候變化等重要問題的解決起到關(guān)鍵作用。
一、國內(nèi)外能源發(fā)展趨勢及我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略需求
確定和發(fā)展我國能源領域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，必須深刻領悟國內(nèi)外能源發(fā)展的狀態(tài)和趨勢。當前，全球能源領域正在經(jīng)歷著全面而深刻的變化，體現(xiàn)為以下幾個方面。
（1）全球能源需求持續(xù)增長，新增需求主要來自于經(jīng)濟快速發(fā)展的發(fā)展中國家。
（2）全球能源供應基本充足，但化石能源的地域分布嚴重不均衡，尤其是亞太地區(qū)這一未來能源需求面臨快速增長地區(qū)的油氣資源嚴重匱乏。
（3）石油和煤炭在全球能源供應結(jié)構(gòu)中的占比不斷下降，但仍占主導地位；天然氣和可再生能源供應量正在快速增長，可再生能源在一次能源中的占比必將逐步提高。
（4）在福島事件后，核電的發(fā)展面臨較大的不確定性，可能趨于平穩(wěn)。
在上述全球能源大背景下，我國能源領域發(fā)展現(xiàn)狀與存在的問題可概述為以下幾點。
（1）能源安全供應尤其是石油安全始終存在挑戰(zhàn)。近年來，我國能源消費總量呈現(xiàn)快速增長的趨勢，有效增加能源供應不僅存在總量上的缺口，而且面臨著能源資源與電力需求在地理分布上極不均衡的問題。我國石油生產(chǎn)總量不斷增加，但在消費總量中的占比不斷降低，石油對外依存度不斷上升，液體燃料短缺而造成的能源安全問題日益成為牽制我國經(jīng)濟發(fā)展和國際政治地位提升的關(guān)鍵因素。
（2）環(huán)境惡化和溫室氣體排放成為發(fā)展的瓶頸和政治問題。與能源消費緊密相關(guān)的大氣污染成為牽動政府和整個社會的焦點問題，到了不得不治理的極端嚴重的地步，也成為對黨和政府執(zhí)政能力的嚴峻考驗。而溫室氣體排放量全球第一所帶來的國際政治和經(jīng)濟壓力也日漸顯著。
（3）煤炭高效潔凈利用水平亟待提高。我國能源消費以煤炭為主，現(xiàn)在以至將來煤炭在我國能源消費結(jié)構(gòu)中都將起到主導作用，未來煤炭用于發(fā)電的比重將進一步提高，但煤炭利用能效及潔凈化水平仍落后于世界最先進水平，隨之產(chǎn)生的資源浪費、環(huán)境污染問題十分嚴重。
（4）能源結(jié)構(gòu)調(diào)整困難。天然氣以及核電、水電為主的新能源在能源消費及生產(chǎn)結(jié)構(gòu)中的占比不斷提高，其中以風電、太陽能為主的可再生能源發(fā)展迅速，但其總體實際貢獻率還很低，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)亟須進行調(diào)整和優(yōu)化。
上述國內(nèi)外能源發(fā)展形勢，決定了我國能源發(fā)展的戰(zhàn)略需求。
（1）優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)。在提高能源利用效率的同時，積極調(diào)整能源利用結(jié)構(gòu)，向油、氣、煤、核能、可再生資源五方鼎立的格局邁進，不斷提高非化石能源在一次能源供應中的比重，積極開發(fā)非化石能源利用及能源轉(zhuǎn)化技術(shù)。
（2）大力發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)。在對傳統(tǒng)化石能源的利用方面，要積極開發(fā)以潔凈煤技術(shù)為主的高效利用轉(zhuǎn)化技術(shù)，摒棄過去粗放的發(fā)展模式，在傳統(tǒng)的煤炭產(chǎn)業(yè)中創(chuàng)生新的發(fā)展體制和新的市場結(jié)構(gòu)。
（3）積極開發(fā)非常規(guī)油氣資源。面對我國液體燃料短缺的現(xiàn)狀，要積極開發(fā)以非常規(guī)油氣資源為主的有利于緩解能源安全問題的能源技術(shù)。
（4）為可再生能源利用創(chuàng)造支撐條件。在積極加強能源供應能力的同時，要注重電力系統(tǒng)大范圍優(yōu)化資源配置能力的提高及對清潔能源跨越式發(fā)展的適應性。
二、能源領域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的篩選
為滿足上述戰(zhàn)略需求，能源領域理想的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)及相關(guān)技術(shù)應具備以下特點。
（1）通過技術(shù)原理上的創(chuàng)新，對所在技術(shù)領域發(fā)展的制約性問題加以解決，如第四代核電技術(shù)的增殖循環(huán)閉合的技術(shù)創(chuàng)新就能很好地解決核電領域內(nèi)鈾資源的限制問題和核廢料的處理問題。
（2）具備優(yōu)良的技術(shù)競爭力，戰(zhàn)略性新興能源技術(shù)在技術(shù)領域中表現(xiàn)出較強的技術(shù)優(yōu)勢，如燃煤發(fā)電技術(shù)領域的新興技術(shù)應具備較高的發(fā)電效率。
（3）具備較強的技術(shù)可行性，這往往體現(xiàn)為新興技術(shù)以技術(shù)領域的成熟技術(shù)為發(fā)展依托。例如，陸上風電技術(shù)就為海上風電技術(shù)提供了良好的技術(shù)發(fā)展平臺；現(xiàn)有光伏產(chǎn)業(yè)的晶體硅太陽能電池技術(shù)就為薄膜太陽能電池技術(shù)及大規(guī)模光伏電站的建設提供了發(fā)展基礎。
（4）在未來具有較大的成本下降的可能性，具有較高的技術(shù)學習率，以保證在技術(shù)發(fā)展規(guī)模迅速擴張的同時，發(fā)電成本隨之急劇下降，具備在短期內(nèi)可以與傳統(tǒng)發(fā)電技術(shù)相競爭并逐步擴大市場份額的能力。
依照以上特點，本書初步確定的能源領域戰(zhàn)略性新興技術(shù)及產(chǎn)業(yè)主要包括：綠色高效的潔凈煤開發(fā)利用技術(shù)；以頁巖油、氣和煤層氣為主的非常規(guī)油氣開發(fā)利用技術(shù)；第三代、第四代核電技術(shù)；智能電網(wǎng)（smart grid）相關(guān)技術(shù)；以海上風電、太陽能光伏發(fā)電為主的可再生能源發(fā)電技術(shù)等。
三、能源領域戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)概述
1 煤炭戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
構(gòu)建起以煤為主的多能源近零排放聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)，形成煤炭清潔高效利用的全產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)煤基能源的綠色低碳化和高效集約化利用，促進能源、經(jīng)濟、社會、環(huán)境的和諧發(fā)展。
重要技術(shù)方向和目標是：在高效潔凈燃煤發(fā)電、煤基潔凈燃料、煤炭提質(zhì)與資源綜合利用等方面，研發(fā)和示范煤炭開發(fā)與利用多方面的新技術(shù)集成與耦合，重點突破核心單元技術(shù)和相關(guān)工程系統(tǒng)問題。
2 油氣戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
建立新興非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)。隨著常規(guī)油氣勘探開發(fā)難度逐步提高、能源需求量不斷增大、能源價格持續(xù)保持在高位以及非常規(guī)油氣勘探開發(fā)技術(shù)的不斷發(fā)展，以頁巖油、氣和煤層氣為主的非常規(guī)油氣資源將成為能源接替的重要領域。
在頁巖油、氣方面，要積極開展我國頁巖油、氣示范區(qū)建設，通過示范區(qū)建設推動我國頁巖油、氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時積極完成我國頁巖油、氣地質(zhì)理論體系，適合我國頁巖油、氣特點的勘探開發(fā)技術(shù)體系，頁巖油、氣標準體系“三大體系”的建設，通過技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)頁巖油、氣商業(yè)開發(fā)的突破。
在煤層氣方面，加強煤層氣基礎理論研究及關(guān)鍵技術(shù)和裝備的研發(fā)，通過加強沁水盆地、鄂爾多斯盆地東緣兩個煤層氣產(chǎn)業(yè)化基地建設，加快貴州織金—安順構(gòu)造煤、鄂爾多斯盆地低階煤開發(fā)試驗和工程示范，實現(xiàn)煤層氣大規(guī)模商業(yè)開發(fā)。
3 核電戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
鑒于核電產(chǎn)業(yè)具有技術(shù)含量高、產(chǎn)業(yè)鏈長、涉及專業(yè)面廣等特點，從核電站全壽期、核電全產(chǎn)業(yè)鏈、核燃料循環(huán)體系進行全面分析，核電產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要長期穩(wěn)定的、符合國情的核能發(fā)展基本國策，并在此基礎上，發(fā)揮核電規(guī)模效應，爭取自主核電出口和國際話語權(quán)，逐漸形成完備的發(fā)展核能的基礎結(jié)構(gòu)，建立完整的核燃料供應和循環(huán)體系，建立學科完整、專業(yè)配套的核科學技術(shù)研究體系和中長期研發(fā)部署，建設高水平的研究設施以及比較完整的核能及相關(guān)專業(yè)人才培養(yǎng)體系，同時注重相應的技術(shù)儲備和基礎積淀。
4 智能電網(wǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
智能電網(wǎng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體目標是，突破大規(guī)模間歇式新能源電源并網(wǎng)與儲能、智能配用電、大電網(wǎng)智能調(diào)度與控制、智能裝備等智能電網(wǎng)核心關(guān)鍵技術(shù)，形成具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能電網(wǎng)技術(shù)體系和標準體系，建立較為完善的智能電網(wǎng)產(chǎn)業(yè)鏈，基本建成以信息化、自動化、互動化為特征的智能電網(wǎng)，推動我國電網(wǎng)從傳統(tǒng)電網(wǎng)向高效、經(jīng)濟、清潔、互動的現(xiàn)代電網(wǎng)的升級和跨越。
5 風電戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
經(jīng)過十幾年的高速發(fā)展，我國風電產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進入了行業(yè)的深度調(diào)整期。在未來將以進一步降低發(fā)電成本、提高電網(wǎng)友好性、降低維護/維修成本、建設更大的單機容量、開拓新型應用方向為主要目標，在不斷提高風電機組容量的同時，積極發(fā)展海上風電和分布式發(fā)電。
6 太陽能發(fā)電戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)
經(jīng)過近些年的發(fā)展，我國太陽能光伏產(chǎn)能位居全球第一，但存在產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展不協(xié)調(diào)、關(guān)鍵技術(shù)薄弱和高端技術(shù)設備依賴進口等問題。為此，今后太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的總體思路包括：立足統(tǒng)籌規(guī)劃，堅持扶優(yōu)扶強；支持技術(shù)創(chuàng)新，降低發(fā)電成本；優(yōu)化產(chǎn)業(yè)環(huán)境，集中與分布并重，擴大光伏市場；加強服務體系建設，推動產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展；在積極發(fā)展大規(guī)模光伏基地的同時，注重加強分布式發(fā)電和太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
第二章
煤炭潔凈轉(zhuǎn)化
一、煤炭轉(zhuǎn)化利用的現(xiàn)狀和趨勢
中國經(jīng)濟的高速發(fā)展帶來能源需求的快速增長。2012年，我國能源消費總量達36 2億噸標準煤，煤炭占一次能源消費的67 1%，其中煤炭的51%用于發(fā)電，19%用于煉焦和化工，超過20%用于工業(yè)鍋爐窯爐，2 7%用于民用。近些年煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)水平快速提高，煤炭轉(zhuǎn)化在污染物減排、油氣替代等方面的作用越來越突出。隨著生態(tài)文明制度建設的進一步加強，煤炭潔凈轉(zhuǎn)化將成為新時期煤炭利用的重要發(fā)展方向。
（一）世界煤炭消費和煤炭轉(zhuǎn)化發(fā)展現(xiàn)狀
根據(jù)《BP世界能源統(tǒng)計2013》，2012年世界一次能源消費總量為124 77億噸標準油�；�石燃料仍是世界能源消費的主體，占一次能源消費的86 94%。其中，石油所占比重連續(xù)12年下降，2012年達到33 1%；天然氣的比重保持歷史最高紀錄，為23 9%；煤炭的消費比重自2001年跌到工業(yè)革命最低點后，保持穩(wěn)步提高，2012年達到29 9%，見圖2 1。煤炭的86 44%用于燃煤發(fā)電，約13%用于煉焦和散燒，用于化工轉(zhuǎn)化的比例較低。
圖2 11965~2012年世界煤炭消費占一次能源比例趨勢圖
資料來源：《BP世界能源統(tǒng)計2013》2012年，世界前五位煤炭消費國家為中國、美國、印度、日本和俄羅斯，分別占世界煤炭消費總量的50 22%、11 74%、8 00%、3 33%和2 52%，共占世界煤炭消費總量的75 81%，見圖2 2。與2011年煤炭消費規(guī)模相比，中國同比增長6 1%，印度同比增長9 9%，日本同比增長5 4%，美國同比降低11 9%。圖2 22012年世界主要煤炭消費國家規(guī)模對比
資料來源：《BP世界能源統(tǒng)計2013》（二）我國煤炭消費和煤炭轉(zhuǎn)化發(fā)展現(xiàn)狀
煤炭在我國一次能源消費中一直占主導地位。2012年，煤炭占我國一次能源消費的67 1%，達到了近30年以來的最低水平，見圖2 3，但仍遠高于全世界29 90%的平均水平。這是由我國“多煤、少油、缺氣”的能源稟賦特征和我國所處的發(fā)展階段決定的，預計未來相當長一段時期，煤炭仍將是我國主要的基礎能源。
圖2 31995~2012年中國煤炭消費占一次能源結(jié)構(gòu)的比重
資料來源：《中國統(tǒng)計摘要2013》根據(jù)《中國能源統(tǒng)計年鑒2012》數(shù)據(jù)，2011年中國煤炭消費總量為34 3億噸，同比增長9 8%，為1980年的5 6倍，見圖2 4。
圖2 41980~2011年中國煤炭消費量趨勢圖
資料來源：《中國能源統(tǒng)計年鑒2012》 能源領域培育與發(fā)展研究報告 第二章煤炭潔凈轉(zhuǎn)化 煤炭主要用于第二產(chǎn)業(yè)，消費占比達到95 34%；其次為第三產(chǎn)業(yè)（含生活消費），煤炭消費占比為4 14%；第一產(chǎn)業(yè)的煤炭消費僅占0 52%。
從煤炭的利用結(jié)構(gòu)看，2011年，我國燃煤發(fā)電占煤炭消費總量的比例達到51 2%，工業(yè)用煤占20 3%，煉焦用煤占15 5%，工業(yè)供熱占4 9%，化工用