能源系统构成复杂，加之我国人口众多、发展基础大，长期以来，我国能源系统逐渐形成了相对独立的子系统，并在一定程度上共同推动了国家发展。
我国能源总体情况
目前，我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国。 据国家统计局数据，2018年全年能源消费总量46.4亿吨标准煤，比上年增长3.3%。 煤炭消费占能源消费总量的59.0%； 天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费占能源消费总量的22.1%，可再生能源发电装机7.28亿千瓦，同比增长12% ; 原油对外依存度71.0%，天然气对外依存度43.9%。
总体而言，一方面，化石能源仍是我国能源消费的主体，对原油、天然气的依存度不断提高，给我国能源安全带来隐患； 另一方面，可再生能源作为清洁能源替代品的作用日益凸显。
近年来，我国能源工业发展迅速，但“富煤、贫油、低气”的资源禀赋特征，导致长期形成以化石能源为主的能源消费结构在我国，这带来了生态环境破坏和能源消耗。 资源瓶颈等。与此同时，中国政府向世界承诺碳排放将在2030年达到峰值。
在国际气候协定约束和国内环保压力下，如何既保障能源供应安全，又满足能源结构改革和产业结构转型要求，促进能源、经济、社会协调发展和环境，推动我国经济高质量发展。 能源部门面临的主要挑战。 解决能源问题，是支撑我国2035年基本实现社会主义现代化、2050年实现社会主义现代化强国目标的重要基础保障。
习近平总书记高度重视我国能源发展和改革工作，作出一系列重要论述和指示批示。 特别是2014年6月，在中央财经领导小组第六次会议上发表重要讲话，明确提出推进能源消费革命、能源供应革命、能源技术革命、能源体制革命等重大发展战略。 ——全面加强国际合作。 我国能源改革发展进一步指明了方向。 党的十九大报告明确提出，构建以市场为导向的绿色科技创新体系，推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系。
国家发改委、国家能源局还发布了《能源生产和消费革命战略（2016-2030年）》，提出“到2050年，非化石能源消费占比过半，现代能源将建立能源体系以确保现代化。” 这是一个宏伟的蓝图。 在我国目前的能源结构中，非化石能源的比重仍然只有14%左右，要实现这一目标还有很长的路要走。
我国能源发展面临的问题与挑战
近年来，我国能源发展取得长足进步。 例如，能源技术自主创新能力和装备国产化水平显着提高，部分领域达到国际领先水平，为建设新能源产业奠定了坚实基础。 然而，新时代能源革命战略与目标相比还有较大差距。 此外，由于我国能源资源约束加剧，生态环境问题突出，调整结构、提高能源效率、保障能源安全的压力加大，能源发展面临一系列问题和挑战。
我国能源供应安全面临重大挑战
随着国民经济的快速发展，我国面临着日益严峻的能源安全形势，尤其是石油天然气供应安全和进口渠道安全。
在石油供应安全方面，由于我国石油资源地质储量较小，石油总产量远低于石油需求总量，导致我国石油供需矛盾日益突出，原油对外依存度长期处于较高水平，并有进一步快速增长的趋势。 2010 年的 53.8% 飙升至 2018 年的 71.0%。
在天然气供应保障方面，我国天然气生产和消费持续增长。 2007年以来，我国天然气消费量超过产量，对外依存度持续上升，2018年达到43.9%。
在进口渠道安全方面，我国能源进口渠道安全强烈依赖于地缘政治，能源地缘政治逐渐表现为陆上油气资源获取权与控制权相结合的趋势海上运输。 但受地区政局不稳影响，我国油气资源进口面临严重威胁。
生态环境压力加大，排污问题突出
化石能源的大规模开发利用带来的生态环境恶化，以及能源消耗造成的污染排放，越来越超过环境的承载能力，主要体现在对大气层的影响。环境、水资源和生态系统。 化石能源利用 排放大量二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、烟尘等污染物。
目前，城市交通和火电已成为细颗粒物（PM2.5）的主要来源，火电、交通等行业排放的颗粒物将继续增加。 大范围、高强度雾霾天气倒逼能源转型。
全球已就温室气体引起的气候变化达成共识，并达成具有约束力的减少二氧化碳（CO2）排放的政府间协议。 中国政府承诺到2030年碳排放达到峰值，单位国内生产总值二氧化碳排放比2005年下降60%-65%。
我国能源消耗量大，且以高碳化石能源为主。 未来，应对气候变化的国际压力将越来越大。 这不仅严格限制了我国化石能源的使用总量，也对现有的化石能源利用方式提出了挑战。
能源技术总体水平不高，国际竞争激烈
我国能源技术水平在世界上部分领先，部分先进，总体落后。 创新模式有待升级，更多技术成果引进消化吸收，适合国情的原创成果不足。 创新体系有待完善，创新活动与产业需求脱节现象普遍，各类创新主体同质化发展、无序竞争、低效率低收入等问题更加突出。 能源行业缺乏关键核心技术，部分核心设备、工艺、材料仍受制于人。 重大能源项目依赖进口设备的现象仍然比较普遍，技术空心化和对外依存度高的现象没有得到有效解决。
我国现有能源体系存在结构性缺陷
能源系统构成复杂，加之我国人口众多、发展基础大，长期以来，我国能源系统逐渐形成了相对独立的子系统，并在一定程度上共同推动了国家发展。 但是，随着国家的进一步发展和形势的变化，特别是内外环境约束的增加和生态文明的推进，虽然为社会提供能源产品的总体目标对于各个子系统来说是相同的，各制度发展不协调问题日益突出。
受限于我国能源资源特点，石化行业难以提供基础化工原料，严重制约下游精细化工行业的发展； 而煤化工适合生产大宗化学品和石油产品，可以弥补石油资源的不足。 与石化产业协调发展，优化合理的产业结构。
类似的问题还体现在：太阳能、风电并网率低，水电、核电相对过剩，燃料乙醇争粮风险等。 孤立的能源子系统难以协调发展，整体效率不高。 “九龙治水”已不能适应发展需要。 迫切需要在供给侧突破不同能源类型之间分割、独立的制度性障碍，突破能源类型之间的互补性。 以及耦合利用的核心技术。
科技创新助力
构建国家能源新体系构想
2050年“非化石能源占比过半”和“构建清洁低碳、安全高效的能源体系”的能源愿景，仅靠现有能源技术的不断进步是难以实现的。 我国现有能源体系中，各子系统相对独立，存在结构性矛盾，子系统之间难以“同类项并”。
今后要从能源革命和构建新能源体系的国家目标出发，加强总体顶层设计，探索建立能源供给侧和消费侧的创新技术，研究形成经济上可行的技术路径，并以此为基础，形成整体发展战略和系统解决方案。 只有以科技创新为引领，才能确保国家目标的顺利实现。
在我国现有的煤炭、石油、天然气、可再生能源和核能五种能源类型中，通过互补融合，消除各种能源类型的劣势，形成整体优势，存在发展需求和技术创新的巨大空间的相对优势。
例如，煤化工多是低碳分子重构的放热过程，石油加工是大分子裂解的吸热过程。 两者耦合，不仅能大大提高能效，还能弥补各自的不足； 核能生产的氢气可以补充煤化工的不足，也可以与CO2耦合生产石油和大宗化学品，总体上可以减少CO2的排放； 网络利用效率； 多种技术结合，因地制宜形成低碳清洁能源供应体系，推动能源消费革命。
技术路线既要着眼于现阶段各种能源的互补整合，又要兼顾我国能源发展在从高碳到低碳再到无碳的技术需求； 既要聚焦技术的变革性，积极抢占国际技术制高点，同时要为我国相关产业结构升级提供技术支撑。
据此，我们建议从能源系统顶层设计的角度出发，以能源技术创新为引领，以化石能源的清洁高效利用和耦合替代、清洁能源多能互补和规模化应用为主。 、低碳多能源战略整合三大主线，逐步构建清洁低碳、安全高效的国家能源新体系（图1）。
发挥国家体系优势，打破能源领域壁垒，突破高效催化、低碳制氢、大规模储能等一批战略核心技术，抢占先机。能源科技战略制高点； 通过逐步降低煤炭在能源消费中的比重，促进能源产业整体发展。 系统全生命周期的高效运行和生态循环，实现化石能源、可再生能源和核能的低碳战略融合发展。
鼓励发展以煤炭为代表的化石能源清洁高效利用及耦合替代技术，保障能源安全
能源供应和安全是我国经济社会健康稳定发展的基本保障。 我国煤炭资源约占化石资源总量的95%，能源资源禀赋与能源消费结构严重错配，石油对外依存度逐年上升（2018年为71.0%）。 当前国际形势下，油气资源匮乏、长期依赖进口，凸显保障我国能源安全的紧迫性。
与其他能源类型相比，虽然煤炭在我国能源结构中的比重会下降，但煤炭作为我国能源结构主体的基本国情在未来很长一段时间内都难以改变。 2018年，我国能源消费总量为46.4亿吨标准煤，煤炭消费量占能源消费总量的59.0%。 煤炭燃烧过程会产生大量的SO2、NOx和烟尘等污染物，其产生的碳排放量占我国能源消费碳排放量的75%以上，使我国面临巨大的环境压力和碳排放。排放压力。
经过长期发展和国家支持，我国在煤化工领域形成了一批核心技术，正处于产业示范和规模推广应用的有利时期。 发展以煤为原料的现代煤化工，通过气化、液化、新焦化等生产油品，替代石油生产大宗化学品，不仅可以缓解石油供应紧张的局面，而且弥补现有的石油加工和石油生产。 化工行业结构性缺陷促进产业结构转型升级； 在紧急情况下，它们还可以成为确保石油和天然气供应的重要支柱。
同时，要通过技术创新加强新产品开发，通过延伸产业链发展高附加值、精细化、差异化产品。 以甲醇转化为平台，与石油基原料（苯、甲苯、石脑油等）相结合，实现烯烃、芳烃和含氧化合物大宗化学品/燃料合成技术创新，形成协同发展和构建煤化工和石化产业结构合理的总体思路。
围绕现代煤化工过程中环境优先、清洁转化、高效利用和可持续发展的目标，着力解决清洁燃烧和催化转化过程中的重大科学问题，突破高能等关键技术瓶颈高耗水、高耗水、高排放，实现高碳能源绿色低碳转型发展。 重点研究煤转化和油气耦合生产燃料和大宗化学品的新路线新方法，突破以煤、甲醇、合成气为平台化合物的能源化学品合成新技术，促进产油一体化一体化发展。发展煤炭石化及相关产业转型升级，突破民用分散燃烧和工业燃煤高效超低排放燃烧的关键技术瓶颈。
发展清洁能源多能互补及规模化应用技术
原则上，可再生能源、核能等清洁能源的使用量越大，碳排放总量就越低，化石能源的使用就越少。 表面上看，似乎只要发展清洁能源就能解决问题。 然而，这些清洁能源的产生和利用对地域和自然环境的依赖性很强，在一些自然资源丰富的小国是可行的。 但难以与我国现有集约化的全国能源供应体系对接，需要结合区域智慧能源网络。 统筹考虑新兴产业建设和新兴产业发展。
在未来的新能源系统中，可再生能源和新能源将替代化石能源用于供电和供暖，通过剩余电力生产氢能，为交通燃料生产和化学合成提供氢源； 高碳化石能源、低碳生物质能源将通过物质转化满足交通燃料、化工产品、焦炭、电石、碳素新材料等产品的生产需要。
随着电动汽车的推广普及，化石能源原材料的消耗将更加集中于化工、碳素新材料等产品的生产。 例如，以电动汽车作为分布式储能终端，根据车辆使用情况进行电能回馈，提高电网稳定性，促进风电、太阳能大规模并网，有利于实现电动汽车、智能电网和可再生能源。 融合发展。
截至2018年底，我国可再生能源发电装机容量达到7.28亿千瓦，同比增长12%。 其中，水电装机3.52亿千瓦，风电装机1.84亿千瓦，光伏发电装机1.74亿千瓦，生物质发电装机1781万千瓦。 ，同比分别增长2.5%、12.4%、34%和20.7%。 可再生能源发电装机约占电力总装机的38.3%，同比提高1.7个百分点，可再生能源清洁能源替代作用日益凸显。
《能源生产和消费革命战略（2016-2030年）》指出，到2030年和2050年，非化石能源比重分别达到20%和50%。 实现这些目标，需要突破清洁能源多能互补和规模化应用的关键技术，形成以储能为枢纽的多能互补体系，提高清洁能源比重。
专注于开发可扩展、全链条的可再生能源生产、储运、转化、并网、利用系统解决方案； 发展基于大规模储能技术的分布式能源系统，研究现代电网智能控制技术，解决大规模可再生能源和分布式发电的并网消纳问题。 储能和制氢利用是重要的能源互联平台。
创新驱动低碳与多能源战略融合
清洁能源是国际趋势，能源结构正处于高碳向低碳无碳的过渡期。 我国碳排放总量居世界首位，面临严峻的减排压力。 我国的能源消费以化石能源为主，使用化石能源必然会排放CO2。 要减少CO2排放，只能从能源系统整合开发的角度，开发新能源系统。
原则上，在保证能源总需求得到满足的情况下，多能源互补整合比单纯增加可再生能源更能实现碳排放的减少。 利用可再生能源、高温核能等生产的低碳氢能补充煤化工的不足。 同时可与CO2耦合生产石油和大宗化学品，以制氢和氢气为纽带实现整体能源化。 低碳化和低碳排放。
瞄准甲醇、氢气等重要能源载体可再生能源的规模化制备和应用，创新发展多种能源互补耦合利用技术，构建围绕氢气生产、储运、消费的完整技术链氢能经济，发展可持续的可再生能源制氢、核能制氢技术及应用系统； 发展CO2低能耗大规模捕集和资源化利用技术，将CO2与低碳氢反应生产甲醇等化学品； 发展先进的燃料电池和燃料电池分布式发电技术，引领电动汽车等战略性新兴产业转型发展，实现低碳和多能源融合发展，为摆脱化石能源时代铺平道路能源到太阳能时代。
对能源领域科技发展的建议
加强顶层设计
能源领域重大科技任务的布局与实施
在化石能源清洁高效利用、可再生能源大规模开发利用、安全先进核能、多能互补融合关键技术等战略竞争领域，与国家建设紧密结合科技创新体系，启动清洁能源重大专项示范实施，发挥引领作用 立足各创新主体优势，研究提出分步接班方案，顶层开展从能源供给侧和消费侧技术革命的高度设计和统筹部署清洁能源技术研究任务。
加强能源战略研究打造高端智库
为国家建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系提供智力支持，组建具有全球影响力的专业能源战略研究团队，为其提供必要的稳定资源配置，创新能源发展研究方法符合我国能源现状的战略。 科学合理地提出支撑我国能源体系建设的关键技术和技术集成战略，自上而下进行整体能源发展战略研究，为国家政策制定提供科学依据。
加快完善国家能源创新体系
构建创新链、产业链、资金链、政策链相互交织、相互支撑的全链条创新体系。 明确各类创新主体在国家创新体系中的使命定位。 在重大创新领域设立一批国家实验室，是习近平总书记在党的十八届五中全会上提出的重大战略举措。 2018年政府工作报告再次指出要“高标准建设国家实验室”。 能源领域是一个技术集成度高、系统性强的多学科领域。 能源领域的科技创新具有前瞻性、颠覆性、高风险、长期性等特点。 建议从国家层面加快清洁能源领域国家实验室建设，对推动我国能源科技进步、提升能源领域国际影响力、打造世界一流国家实验室具有重要意义。 “清洁、低碳、安全、高效”的能源体系。
