通过培育与发展能源领域的战略性新兴产业，并以此来推动能源生产和消费方式的变革，构建一个安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系，对我国社会持续稳定发展具有重要战略意义。以此为背景，《能源领域培育与发展研究报告》主要对煤炭洁净转化、非常规油气、核电、智能电网、风电和太阳能六个能源领域新兴产业方向和其中的突破性技术进行了介绍，并分析了这些产业未来的发展机遇与挑战。同时，《能源领域培育与发展研究报告》的所有章节均为相关领域的院士专家领衔撰写的，具有很强的权威性和前瞻性。

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第一章绪论
能源工业是国民经济的基础行业和重要组成部分。随着我国工业化、城镇化和机动化进程的不断深入，能源消费亦持续高速增长，使得能源工业对我国社会发展现代化进程的塑形作用凸显。因此，积极培育能源领域战略性新兴产业，以此推动能源生产和利用方式变革，构建安全、稳定、经济、清洁的现代能源产业体系，具有重要的战略意义，也必将对我国能源结构调整、能源利用效率提高以及应对气候变化等重要问题的解决起到关键作用。
一、国内外能源发展趋势及我国能源发展的战略需求
确定和发展我国能源领域战略性新兴产业，必须深刻领悟国内外能源发展的状态和趋势。当前，全球能源领域正在经历着全面而深刻的变化，体现为以下几个方面。
（1）全球能源需求持续增长，新增需求主要来自于经济快速发展的发展中国家。
（2）全球能源供应基本充足，但化石能源的地域分布严重不均衡，尤其是亚太地区这一未来能源需求面临快速增长地区的油气资源严重匮乏。
（3）石油和煤炭在全球能源供应结构中的占比不断下降，但仍占主导地位；天然气和可再生能源供应量正在快速增长，可再生能源在一次能源中的占比必将逐步提高。
（4）在福岛事件后，核电的发展面临较大的不确定性，可能趋于平稳。
在上述全球能源大背景下，我国能源领域发展现状与存在的问题可概述为以下几点。
（1）能源安全供应尤其是石油安全始终存在挑战。近年来，我国能源消费总量呈现快速增长的趋势，有效增加能源供应不仅存在总量上的缺口，而且面临着能源资源与电力需求在地理分布上极不均衡的问题。我国石油生产总量不断增加，但在消费总量中的占比不断降低，石油对外依存度不断上升，液体燃料短缺而造成的能源安全问题日益成为牵制我国经济发展和国际政治地位提升的关键因素。
（2）环境恶化和温室气体排放成为发展的瓶颈和政治问题。与能源消费紧密相关的大气污染成为牵动政府和整个社会的焦点问题，到了不得不治理的极端严重的地步，也成为对党和政府执政能力的严峻考验。而温室气体排放量全球第一所带来的国际政治和经济压力也日渐显著。
（3）煤炭高效洁净利用水平亟待提高。我国能源消费以煤炭为主，现在以至将来煤炭在我国能源消费结构中都将起到主导作用，未来煤炭用于发电的比重将进一步提高，但煤炭利用能效及洁净化水平仍落后于世界最先进水平，随之产生的资源浪费、环境污染问题十分严重。
（4）能源结构调整困难。天然气以及核电、水电为主的新能源在能源消费及生产结构中的占比不断提高，其中以风电、太阳能为主的可再生能源发展迅速，但其总体实际贡献率还很低，产业结构亟须进行调整和优化。
上述国内外能源发展形势，决定了我国能源发展的战略需求。
（1）优化能源结构。在提高能源利用效率的同时，积极调整能源利用结构，向油、气、煤、核能、可再生资源五方鼎立的格局迈进，不断提高非化石能源在一次能源供应中的比重，积极开发非化石能源利用及能源转化技术。
（2）大力发展洁净煤技术。在对传统化石能源的利用方面，要积极开发以洁净煤技术为主的高效利用转化技术，摒弃过去粗放的发展模式，在传统的煤炭产业中创生新的发展体制和新的市场结构。
（3）积极开发非常规油气资源。面对我国液体燃料短缺的现状，要积极开发以非常规油气资源为主的有利于缓解能源安全问题的能源技术。
（4）为可再生能源利用创造支撑条件。在积极加强能源供应能力的同时，要注重电力系统大范围优化资源配置能力的提高及对清洁能源跨越式发展的适应性。
二、能源领域战略性新兴产业的筛选
为满足上述战略需求，能源领域理想的战略性新兴产业及相关技术应具备以下特点。
（1）通过技术原理上的创新，对所在技术领域发展的制约性问题加以解决，如第四代核电技术的增殖循环闭合的技术创新就能很好地解决核电领域内铀资源的限制问题和核废料的处理问题。
（2）具备优良的技术竞争力，战略性新兴能源技术在技术领域中表现出较强的技术优势，如燃煤发电技术领域的新兴技术应具备较高的发电效率。
（3）具备较强的技术可行性，这往往体现为新兴技术以技术领域的成熟技术为发展依托。例如，陆上风电技术就为海上风电技术提供了良好的技术发展平台；现有光伏产业的晶体硅太阳能电池技术就为薄膜太阳能电池技术及大规模光伏电站的建设提供了发展基础。
（4）在未来具有较大的成本下降的可能性，具有较高的技术学习率，以保证在技术发展规模迅速扩张的同时，发电成本随之急剧下降，具备在短期内可以与传统发电技术相竞争并逐步扩大市场份额的能力。
依照以上特点，本书初步确定的能源领域战略性新兴技术及产业主要包括：绿色高效的洁净煤开发利用技术；以页岩油、气和煤层气为主的非常规油气开发利用技术；第三代、第四代核电技术；智能电网（smart grid）相关技术；以海上风电、太阳能光伏发电为主的可再生能源发电技术等。
三、能源领域战略性新兴产业概述
1 煤炭战略性新兴产业
构建起以煤为主的多能源近零排放联产系统，形成煤炭清洁高效利用的全产业链，实现煤基能源的绿色低碳化和高效集约化利用，促进能源、经济、社会、环境的和谐发展。
重要技术方向和目标是：在高效洁净燃煤发电、煤基洁净燃料、煤炭提质与资源综合利用等方面，研发和示范煤炭开发与利用多方面的新技术集成与耦合，重点突破核心单元技术和相关工程系统问题。
2 油气战略性新兴产业
建立新兴非常规油气产业。随着常规油气勘探开发难度逐步提高、能源需求量不断增大、能源价格持续保持在高位以及非常规油气勘探开发技术的不断发展，以页岩油、气和煤层气为主的非常规油气资源将成为能源接替的重要领域。
在页岩油、气方面，要积极开展我国页岩油、气示范区建设，通过示范区建设推动我国页岩油、气产业发展，同时积极完成我国页岩油、气地质理论体系，适合我国页岩油、气特点的勘探开发技术体系，页岩油、气标准体系“三大体系”的建设，通过技术攻关，实现页岩油、气商业开发的突破。
在煤层气方面，加强煤层气基础理论研究及关键技术和装备的研发，通过加强沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设，加快贵州织金—安顺构造煤、鄂尔多斯盆地低阶煤开发试验和工程示范，实现煤层气大规模商业开发。
3 核电战略性新兴产业
鉴于核电产业具有技术含量高、产业链长、涉及专业面广等特点，从核电站全寿期、核电全产业链、核燃料循环体系进行全面分析，核电产业发展需要长期稳定的、符合国情的核能发展基本国策，并在此基础上，发挥核电规模效应，争取自主核电出口和国际话语权，逐渐形成完备的发展核能的基础结构，建立完整的核燃料供应和循环体系，建立学科完整、专业配套的核科学技术研究体系和中长期研发部署，建设高水平的研究设施以及比较完整的核能及相关专业人才培养体系，同时注重相应的技术储备和基础积淀。
4 智能电网战略性新兴产业
智能电网战略性新兴产业发展的总体目标是，突破大规模间歇式新能源电源并网与储能、智能配用电、大电网智能调度与控制、智能装备等智能电网核心关键技术，形成具有自主知识产权的智能电网技术体系和标准体系，建立较为完善的智能电网产业链，基本建成以信息化、自动化、互动化为特征的智能电网，推动我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越。
5 风电战略性新兴产业
经过十几年的高速发展，我国风电产业已经进入了行业的深度调整期。在未来将以进一步降低发电成本、提高电网友好性、降低维护/维修成本、建设更大的单机容量、开拓新型应用方向为主要目标，在不断提高风电机组容量的同时，积极发展海上风电和分布式发电。
6 太阳能发电战略性新兴产业
经过近些年的发展，我国太阳能光伏产能位居全球第一，但存在产业链发展不协调、关键技术薄弱和高端技术设备依赖进口等问题。为此，今后太阳能光伏产业发展的总体思路包括：立足统筹规划，坚持扶优扶强；支持技术创新，降低发电成本；优化产业环境，集中与分布并重，扩大光伏市场；加强服务体系建设，推动产业健康发展；在积极发展大规模光伏基地的同时，注重加强分布式发电和太阳能发电产业的发展。
第二章
煤炭洁净转化
一、煤炭转化利用的现状和趋势
中国经济的高速发展带来能源需求的快速增长。2012年，我国能源消费总量达36 2亿吨标准煤，煤炭占一次能源消费的67 1%，其中煤炭的51%用于发电，19%用于炼焦和化工，超过20%用于工业锅炉窑炉，2 7%用于民用。近些年煤炭转化技术水平快速提高，煤炭转化在污染物减排、油气替代等方面的作用越来越突出。随着生态文明制度建设的进一步加强，煤炭洁净转化将成为新时期煤炭利用的重要发展方向。
（一）世界煤炭消费和煤炭转化发展现状
根据《BP世界能源统计2013》，2012年世界一次能源消费总量为124 77亿吨标准油。化石燃料仍是世界能源消费的主体，占一次能源消费的86 94%。其中，石油所占比重连续12年下降，2012年达到33 1%；天然气的比重保持历史最高纪录，为23 9%；煤炭的消费比重自2001年跌到工业革命最低点后，保持稳步提高，2012年达到29 9%，见图2 1。煤炭的86 44%用于燃煤发电，约13%用于炼焦和散烧，用于化工转化的比例较低。
图2 11965~2012年世界煤炭消费占一次能源比例趋势图
资料来源：《BP世界能源统计2013》2012年，世界前五位煤炭消费国家为中国、美国、印度、日本和俄罗斯，分别占世界煤炭消费总量的50 22%、11 74%、8 00%、3 33%和2 52%，共占世界煤炭消费总量的75 81%，见图2 2。与2011年煤炭消费规模相比，中国同比增长6 1%，印度同比增长9 9%，日本同比增长5 4%，美国同比降低11 9%。图2 22012年世界主要煤炭消费国家规模对比
资料来源：《BP世界能源统计2013》（二）我国煤炭消费和煤炭转化发展现状
煤炭在我国一次能源消费中一直占主导地位。2012年，煤炭占我国一次能源消费的67 1%，达到了近30年以来的最低水平，见图2 3，但仍远高于全世界29 90%的平均水平。这是由我国“多煤、少油、缺气”的能源禀赋特征和我国所处的发展阶段决定的，预计未来相当长一段时期，煤炭仍将是我国主要的基础能源。
图2 31995~2012年中国煤炭消费占一次能源结构的比重
资料来源：《中国统计摘要2013》根据《中国能源统计年鉴2012》数据，2011年中国煤炭消费总量为34 3亿吨，同比增长9 8%，为1980年的5 6倍，见图2 4。
图2 41980~2011年中国煤炭消费量趋势图
资料来源：《中国能源统计年鉴2012》 能源领域培育与发展研究报告 第二章煤炭洁净转化 煤炭主要用于第二产业，消费占比达到95 34%；其次为第三产业（含生活消费），煤炭消费占比为4 14%；第一产业的煤炭消费仅占0 52%。
从煤炭的利用结构看，2011年，我国燃煤发电占煤炭消费总量的比例达到51 2%，工业用煤占20 3%，炼焦用煤占15 5%，工业供热占4 9%，化工用