能源是國民經濟和社會發展的不可缺少的生產要素和物質基礎。當前我國正處在工業化過程中，能源科技的發展將強有力的支撐國家能源安全。我國已成為世界能源生產和消費大國，預測2020年中國一次能源的需求為29億tce，有可能繼續實現能源翻一番，GDP翻兩番。根據我國資源情況及國內外形勢，筆者提出“節能優先，以煤為主，保障安全，多元發展”的可持續發展能源戰略。能源科技發展的思路主要包括：要堅決貫徹節能優先的方針，加強煤炭的清潔、高效開發與利用研究，加強以油氣為主的能源安全保障體系研究，實施多元化科技發展戰略。據此戰略思路，最后筆者嘗試性的提出能源科技方面重點研究方向。

　　能源是國民經濟和社會發展的不可缺少的生產要素和物質基礎。19世紀煤炭和蒸汽機火車引發了歐洲的工業革命；20世紀石油和內燃機汽車促成了美國的經濟騰飛。當前我國經濟增長，伴隨著能源需求的急劇上升。我國正處在工業化過程中，能源科技的發展將強有力的支撐國家能源安全，保障以低成本全面建設小康社會。

　　1能源的現狀、需求及能源科技與世界的差距

　　1.1能源生產和消費現狀

　　我國已成為世界能源生產和消費大國，我國煤產量居世界第一位，發電量居世界第二位，石油產量居世界第五位；一次能源消費量居世界第二位，一次能源生產量居世界第二位。建國以來，國內能源消費快速增長。2003年，全國一次能源消費量為16.8億tce，其中煤炭占67.1％，石油22.7％，天然氣2.8％，可再生能源占7.3％。2004年我國發電裝機容量4.41億kW，發電量21870億kWh，居世界第二位；總發電量中，水電發電量2280億kWh，居世界第四位。工業化國家能源消費結構已經歷了由早期以煤炭為主，轉到目前以石油、天然氣等優質能源為主的過程，而我國仍然以煤炭為主。我國煤炭在一次能源生產總量中的比例一直在70％–75％之間，雖然1999–2001年間略有下滑，但2003年又升至74％。

　　中國常規商品能源資源占世界總量的10.7％，水能資源居世界第1位，煤居第3位，石油第12位，天然氣第22位。但由于我國人口眾多，人均能源可采儲量遠低于世界平均水平，2004年人均石油可采儲量只有2.6t，人均天然氣可采儲量1074m3，人均煤炭可采儲量90t，分別為世界平均值的11.1％、4.3％和55.4％。

　　1.2低成本全面建設小康社會的能源需求分析

　　本世紀的頭20年是中國經濟社會發展的重要戰略機遇期，到2020年中國實現經濟翻兩番。根據國際經驗，這一時期是實現工業化的關鍵時期。大部分發達國家在此期間經歷了人均能源、資源消費量增長較快(尤其在人均GDP在3000美元左右)和能源、資源結構快速變化的過程。

　　如采取正確的能源戰略、相關的政策措施和積極推動科技進步，努力調整產業結構，未來20年中國的能源需求將有可能保持相對較低的增長速度。到2020年中國一次能源的需求均值為29億tce，是2000年的2.2倍。這就意味著中國還有可能繼續實現能源翻一番，GDP翻兩番。

　　根據專家預測，2020年石油需求量4.5億t，國內可供量1.8-2.0億t，屆時石油的對外依存度將超過60％，石油供應安全凸現。2020年天然氣需求總量要達到2100億m3，進口量為900億m3，進口依存度為44％左右。大規模長距離天然氣輸送管道和液化天然氣海上輸送安全不可輕視。2020年中國9億kW超大容量的全國聯網，電網調度和穩定運行是重大問題。我國煤炭資源雖然豐富，但精查儲量少，可供建井儲量不足，2020年前至少要新增產能7-10億t，處理不好，會重新出現煤炭供應緊張。

　　隨著人民生活水平的提高；和消費結構的升級，能源的需求結構將發生重要變化，尤其是交通部門、建筑物的能源需求增長率將高于同期全社會和工業部門的增長速度，為此，必須高度重視這些快速增長的用能部門的能源供應和能效提高。

　　1.3世界能源科技發展趨勢及我國與世界的差距

　　未來20年世界范圍內化石燃料仍占世界一次能源消費的80％，其中以油氣優質燃料為主導，一次能源轉換成電能的比重不斷提高。綜合專家觀點和各種文獻分析，世界能源科技發展趨勢主要表現為以下六個方面：(1)化石燃料的高效開發、清潔利用；(2)可再生能源飛速發展；(3)核能出現復蘇跡象；(4)CO2近零排放的煤炭利用的新方向；(5)氫能作為未來清潔能源開始引起注意；(6)電網安全和可靠保障引起重視

　　我國能源開發和利用技術已具備一定基礎，并形成了相當規模的產業。但是我國主體能源技術落后：煤炭、石油、電力先進的大型技術裝備仍依靠引進，國內技術研究開發和制造能力嚴重落后需求；我國至今尚不具備設計制造大型燃氣輪機的能力；沒有掌握設計大容量、高效率氣化爐的技術；尚沒有一座煤氣化聯合循環電站；在煤炭液化的工程放大、反應器技術方面與國外相比存在差距；高壓直流輸電和可控串補等一些電網發展所必須的重要設備尚不能獨立制造。

　　我國在基礎研究、重點基礎研究(973)、國家高技術計劃(863)、國家攻關計劃等不同層次對能源科技研究與發展進行了部署。但是，與國際能源科技先進水平相比，我國還存在重大差距，主要表現為：(1)能源科研基礎設施薄弱；(2)系統化、工程化、產業化水平低，難以形成產業鏈；(3)創新能力不足，難以形成創新價值鏈。

　　2能源戰略發展思路及能源科技發展目標

　　我國人均占有資源不足，隨著經濟快速增長，面臨著能源、資源供需矛盾突出、利用效率低下和環境污染嚴重三大矛盾。為了經濟持續發展、社會全面進步、資源合理利用、環境不斷改善，必須走新型工業化道路，建立資源節約型社會、實施可持續發展戰略。

　　根據我國資源情況及國內外形勢，筆者提出“節能優先，以煤為主，保障安全，多元發展”的可持續發展能源戰略，力爭實現GDP翻兩番、能源翻一番的戰略目標。

　　為實現上述目標，提出如下能源科技發展思路。

　　2.1要堅決貫徹節能優先的方針

　　節能要依靠產業結構調整和產品升級，提高能源利用效益，還要依靠科學技術進步，強化節能和提高能效。工業部門能耗對能源總需求起著支配性作用、建筑和交通用能將成為能源需求增長的主要因素，要把工業、建筑和交通作為節能和提高能效的重點。大力開展節能共性關鍵技術的研發與應用推廣，并將節能與環保結合起來，提供系統解決方案。

　　2.2加強煤炭的清潔、高效開發與利用研究

　　我國資源特點決定了以煤為主的能源結構在相當長時間內不會改變。必須依靠科技進步，提高煤炭資源的勘探力度和生產的集中度，擴大新增煤炭產量；發展大容量高效低污染煤炭直接燃料發電技術；從長遠看，要把發展以煤氣化為基礎的多聯產技術作為戰略選擇，力爭走出一條具有中國特色的清潔、高效的開發與利用道路。

　　2.3加強以油氣為主的能源安全保障體系研究

　　能源安全是關系國家安全的重要戰略問題，能源安全主要是石油安全問題。要采取綜合對策建立石油安全保障體系，包括：加強勘探開發、戰略儲備、備用產能、替代能源、預警機制等。要通過科技進步，加強國內油氣資源勘探和開發，發展節油和油氣替代技術，開發利用燃料電池汽車等。此外，電網安全是國家能源安全的重要方面，必須加強電力輸配及電網運行安全技術的研究。

　　2.4實施多元化科技發展戰略

　　核能是可以大規模替代化石燃料的清潔能源，是實現我國能源供應多元化的重要組成部分。我國應加速發展核能，力爭在2020年使核能裝機容量達l4000萬kW，在2030年以后使核電占我國總發電量的比例達到目前世界16％的平均水平，實現成為“核電大國”的目標。核電發展要采用先進核電技術，通過自主研究開發與引進國外先進核電技術，掌握第三代先進壓水堆，以此作為我國核電發展的主力堆型。同時，研究開發以提高核電站的安全性和經濟性、核廢物最少化為主要目標的第四代核能技術。

　　可再生能源和新能源是我國能源多元化發展戰略的重要組成部分。以降低成本、提高能效、因地制宜、多樣化利用為發展思路，重點發展生物質能發電和轉化技術，風力發電技術，太陽能光電和光熱利用技術等。氫能是國際上新一代能源研究的熱點，應開展氫能的制備和儲運技術，以及氫燃料電池技術的研究。它是我國有可能實現能源技術跨越式發展的重要領域。

　　3重點研究方向及建議

　　根據以上戰略思路，能源科技方面，筆者嘗試性的提出重點研究方向。

　　3.1節能和能源效率的提高

　　實施節能優先，科技為本，政府引導，市場推動的發展戰略，大力推行提高能源利用效率和資源綜合利用技術，對能源生產、輸送、加工、轉換和利用的全過程實行節能管理。使主要產品能耗達到國際先進水平。為實現能源翻一番保經濟翻兩番，建設節能型社會和可持續發展目標提供技術支持。

　　在2010年前，堅持自主開發與技術引進相結合的路線，首選!能耗大且節能潛力大的工業、建筑和交通等主要耗能領域，大力；推廣現有成熟、先進的節能技術，解決節能設備和產品的經濟實用、高可靠性、大批量生產的工藝和技術問題，實現跨越式發展，通過大規模應用達到普遍的節能；2010年后，大力發展節能高新技術，在新型能源使用及轉換技術、可再生能源技術、高效節能技術及產品等方面取得突破，大幅度挖掘節煤、節油和節電潛力。

　　主要任務有：

　　(1)高耗能產業的節能降耗新工藝、關鍵技術及設備。大容量、高參數、高效率的常規燃煤機組，高效輸配電系統，聯合循環發電和熱電聯產等能源梯級利用技術，連鑄連軋工藝和余熱回收、工業窯爐高效燃燒等技術。

　　(2)建筑節能技術。開發和推廣新型建材和建筑節能綜合技術，包括高效節能建筑新材料、外墻外保溫技術、高效保溫門窗和熱反射保溫隔熱技術、先進冷暖空調系統及設備等。采用地源熱泵技術、被動式太陽房技術的生態建筑。

　　(3)交通節能新技術。推廣節油新技術，發展先進節能內燃機技術(動力的柴油機化、新型燃燒系統和電子控制技術)、混合動力、車身輕量化技術(輕質材料、優化設計)。

　　(4)電力電子技術和調速電機節能技術。研發高電壓大容量變流元件、裝置、技術和新型電機驅動系統，為電機節能和電力系統節能提供關鍵技術和裝備，開發和推廣高效照明新光源和家用電器節能。

　　(5)高效熱交換器和熱系統的節能技術。開發多縱向渦強化技術，流體誘導振動技術，膜分離強化技術等能量傳遞強化技術。研究開發高效熱交換器，膜分離器，節能新風空調系統等高能效通用換能器。高效制冷壓縮機、高效加熱等。

　　(6)資源的綜合利用。發展和推廣能源的綜合利用技術，廢物回收利用技術，用能需求側管理與過程優化控制技術。

　　(7)制定和貫徹節能標準，建設節能信息監測系統。

　　3.2煤的經濟、高效、清潔開發利用技術

　　煤炭是我國主要的能源資源，也是保證我國能源穩定可靠供應以及可持續發展的基礎。

　　在煤炭開發方面，一方面面臨可供建井的資源精查儲量不足；另一方面，也面臨著生產水平低、安全性差、產能不足而無法保證供給的風險。因此，必須依靠科技，實施高精度勘探和合理高效、與環境友好的開發戰略。

　　在煤炭利用方面，主要矛盾在于：總量大而利用效率低；污染嚴重，無法滿足可持續發展要求。必須發展大容量、高效、低污染的煤炭燃燒新技術，同時，必須部署和重點研究以煤氣化為基礎的多聯產技術。

　　具體的可以分為以下六個方面：

　　(1)深部地層煤炭資源開發技術。我國埋藏深度在1000–2000m的煤炭儲量約占總儲量的53.2％，目前我國已有多處礦井深度達到1000m，因此，解決好深井建設和開采安全將是深部礦井有效開采的關鍵。應加強深部聚煤盆地成煤理論、煤田構造規律研究，開發快速、經濟的煤炭資源高精度勘探技術，保障資源總量和可供建井、開采的精查儲量的勘探；研究開發深厚沖積層千米深井建設特殊施工技術，確保大型礦井和煤炭基地開發建設；研究開發適應深部嚴酷環境條件的煤炭高效安全開采工藝技術。

　　(2)大型礦井煤炭高效開采和洗選加工技術及配套裝備。研究開發具有機電一體化、自動化性能的高能力綜合機械化采煤技術裝備、煤礦快速掘進與支護技術裝備、具有自動化控制的提升和運輸裝備，以滿足大型礦井高產高效生產發展的需求；設計研制大型選煤廠自動化洗選成套設備及生產過程自動化控制系統；開發難選煤、高硫煤選煤設備；開發煤炭井工開采自動化技術和全礦區信息網絡監測監控及調度管理技術。

　　(3)煤炭資源環境友好開采技術。研究開發低滲透率的煤層氣開采技術，研制鉆井完井、采氣和集氣處理等關鍵技術裝備；探索煤層開采引起的巖層及地表移動規律，研究可控損害的采煤技術和工藝，提高資源回收率；開發礦井水資源化處理技術和煤矸石綜合利用技術，實現煤炭資源開發與環境友好協調發展。

　　(4)高效潔凈火力發電技術。超臨界和先進超臨界機組、大型循環流化床鍋爐、大型空冷機組的設計、制造、成套技術；煙氣污染控制技術；火電機組先進控制、故障診斷、計算機仿真技術。

　　(5)燃氣輪機及聯合循環技術。通過消化吸收引進技術，在2015年左右自行研發有自主知識產權的先進重型燃氣輪機，具備自主設計能力；開展整體煤氣化聯合循環發電(IGCC)示范；發展分布式供能系統。

　　(6)中國新一代潔凈煤技術綜合發展計劃(Poly Gen Program)。該計劃是全面帶動我國潔凈煤利用的關鍵技術，形成具有自主知識產權和核心創新能力的基礎技術體系，走出一條具有中國特色煤炭清潔、高效開發與利用的道路。具體內容包括研究和開發大規模煤氣化技術，分離和凈化技術，先進燃氣輪機技術，煤炭合成油、醇、醚、氫技術，多聯產工廠設計和集成技術，多聯產工廠虛擬仿真技術等，并在2020年前建成若干個大規模的以煤氣化為基礎的多聯產示范工程，為以后的大規模推廣奠定基礎。

　　3.3保障油氣供應安全，加強石油天然氣勘探開發技術

　　我國石油需求將大幅上升，而產量增長緩慢，對外依存度日益增大，需要開發油氣勘探新技術，發現更多的油氣資源儲備，為保障石油安全提供支撐。主要有以下三項：

　　(1)實施科學探索井工程，用新理論新技術探索油氣的新領域。國內石油資源整體探明程度低，尚有一定潛力。新區新領域的展開是石油工業發展和儲量增長的關鍵。中國石油工業的不斷發展和油氣儲量的增長，每個時期都是同新區新領域的戰略展開分不開的，沒有新區新領域的展開就不會有新的含油氣區帶的發現，這樣就會失去新的戰略接替區和新的勘探目標，勘探工作的發展就會停滯不前。科學探索井是通過地質綜合研究和物探技術攻關確定有利的有可能獲得戰略性突破的地區，并對該區作出綜合評價，將綜合研究、地質理論創新、科技攻關、科學探索突破和遠景評價等作為一體化的系統工程，經過鉆井、錄井、測井、測試等最新技術的應用和多工種協同作戰，有科學依據地開展風險探索，以發現大型油氣田為目標，理論與實踐相結合，不斷推動新領域的發現和發展，促進儲量的增長，進而加速石油工業的發展。90年代，這一工程的實施發現了陜北氣田和吐哈油田，從理論和技術上大大促進了勘探進程，有必要繼續堅持。

　　(2)油田開發技術。經過四、五十年的開發歷程，大慶、勝利、遼河等油區的主要注水老油田，都已進入了開發后期，其綜合含水已達到80％以上，有的甚至高達90％，以致開采成本增加，產量下降，包括大慶油田在內的已開發油田已面臨產量總遞減的形勢。另一方面，雖然經過多方努力采取各種強化的增產挖潛措施，依靠注水這種技術其石油最終采收率也只能達到33.4％，單純依靠注水開發這項技術已難以滿足石油工業發展的需要，必須盡快研究各種提高石油采收率的高新技術，并將其產業化，以提高已探明儲量的資源利用率。

　　(3)非常規油氣資源的勘探開發技術，及油砂、油頁巖等遠景資源利用的技術儲備。

　　3.4先進核能技術

　　我國核電發展技術路線是通過自主研究開發與引進國外先進核能技術，掌握第三代先進壓水堆，以此作為我國核電發展主力堆型。同時組織力量通過自主創新，研究與開發以提高核電站的安全性、經濟性、核廢物最少化為主要目標的第四代核能技術。

　　主要任務有：

　　(1)第三代先進壓水堆核電技術。通過自主研究開發與引進吸收國外先進核能技術，設計安全、經濟、環保型的第三代核電機組，形成系列化、標準化，在“十一五”期間，建設一套當時最先進的百萬千瓦級壓水堆示范核電機組。

　　(2)新一代先進水堆核電技術。研究開發一體化壓水堆和超臨界水堆核電技術。力爭在2020年左右建成工業規模的一體化原型壓水堆核電站。

　　(3)超高溫氣冷堆核電技術。超高溫氣冷堆采用模塊化技術，用于核能發電和制氫。2010年前建成一座十萬千瓦級高溫氣冷堆示范性電站。開展高溫氣冷堆制氫堆外實驗回路研究，以及反應堆和制氫裝置耦合技術研究，2010年前建成與10MW高溫氣冷實驗堆相耦合的制氫裝置。

　　(4)快中子增殖堆的核電技術。利用試驗快堆進行鈉設備考驗，MOX混合燃料研制、錒系核素和長壽命裂變產物嬗變研究。開展原型快堆核電站關鍵技術和工程設計研究，爭取在2020年前建成原型快堆核電站。

　　(5)先進的核燃料循環技術。開展與PUREX流程合理銜接的高放廢液分離技術研究，進行高放廢液分離擴大熱試驗，研發新的全分離后處理流程。在2010年建設中試廠。

　　3.5先進可靠的電力輸配系統

　　為實現“西電東送、全國聯網”的電力系統發展目標提供必要的技術保證，支持建成先進可靠的國家電力輸配系統，滿足各種電源電力輸出和用戶對電力供應優質、低價的需要。

　　研究采用當今國內外先進技術和設備，解決電力輸配系統發展和運行中的重大關鍵性技術問題，通過試驗或示范工程加以推廣應用；加強前瞻性技術的研究和開發，并組織聯合攻關，提升科技創新能力和國際競爭力，為持續發展奠定基礎。

　　到2020年時，使我國輸配電技術總體達到國際先進水平，其中電力系統調度自動化、控制保護、仿真分析等技術達到國際領先水平。

　　(1)超大容量遠距離輸電技術。研究開發：±600kV-±750kV高壓直流輸電技術，提高交流500kV線路輸電能力的綜合技術，交流500kV以上等級高電壓輸電技術，大容量和新一代電力電子技術在電力系統中的應用，超導輸電技術，新型合成材料在輸電工程中的應用等，通過試驗或示范工程予以實現，以滿足我國西電東送1億kW的要求。

　　(2)超大規模互聯電網安全保障和防御體系。研究開發：防止大電力系統穩定破壞和連鎖性故障發生的技術，基于廣域相量測量技術的大電網監控系統，大規模電網互聯的仿真分析技術和手段，電網調度自動化、控制保護、通信信息系統技術等，為建立國家級電網安全保障和防御體系提供理論基礎和關鍵技術，以保障大規模互聯電網的安全穩定運行，提高電力供應的可靠性，滿足電力資源的優化配置、電網運行的經濟性和電力市場等要求。

　　3.6可再生能源規模化利用技術

　　以降低成本、提高效率、因地制宜、多樣化利用為發展思路，研究開發可再生能源規模化利用技術，重點突破可再生能源發電技術、生物質液體燃料轉化技術和太陽能建筑一體化技術，對我國多元化能源結構和社會可持續發展發揮重要作用，尤其對保障農村經濟發展和解決邊遠地區供電具有重要意義。力爭到2020年，可再生能源發電的裝機總容量達到1.16億kW，其中小水電8000萬kW、風電：2000萬kW、生物質發電1500萬kW，光伏發電100萬kW。另外，用可再生能源生產液體燃料1500萬t。

　　(1)大型風力發電技術。開發兆瓦級變槳距變轉速風電機組技術，以及雙饋異步和低速同步；(無齒輪箱)發電機兩種類型風!電機組技術。研究海上風電機組；基礎結構，耐腐蝕性能，海上輸電系統。開展海上風電場示范。

　　(2)生物質發電和液體燃；料轉化技術。研發生物質熱解氣化，纖維素類原料制燃料乙醇，生物質直接或間接液化合成醇、醚、油，植物油改性燃料油，生物質制氫，以及城市垃圾綜合利；用等技術。

　　(3)生物質綜合利用系統。研發能源作物種植、高效氣化發電系統和液體燃料轉化系統一體化工程。關鍵技術有：能源植物種植及生態環境安全，生物質／煤混合發電，低熱值燃氣燃燒技術和發電設備。

　　(4)高性價比太陽能電池。薄膜式、疊層式和其它新式太陽電池。電池材料的國產化和新穎電池材料。先進制造工藝。制造和測試設備的國產化。

　　(5)太陽能綜合利用技術。太陽能建筑一體化。空間光伏發電，太陽能熱發電，大型并網發電安全技術。太陽能制氫。

　　(6)可再生能源技術的拓展。小水電機組新技術和電站自動化系統。海洋能獨立發電與制淡水系統。太陽能與半導體照明。新一代地熱利用技術。

　　3.7氫能與燃料電池

　　21世紀，以氫能和燃料電池為基礎的氫能經濟有望成為人類可持續發展的理想選擇。面向本世紀中葉將實現氫能經濟的遠景，2020年之前將以技術的全面突破和產業的重點發展為目標，分階段推進我國氫能和燃料電池技術發展進程。

　　2008年前，以PEM燃料電池及其車用動力系統為主攻方向，通過技術研發與商業化示范考核，建立技術平臺，形成主流技術；2015，形成氫能燃料電池動力系統的成熟、成套技術，在主要應用領域具備與傳統技術的商業競爭力；2020年，實現若干重點城市和多個重點領域大規模化商業應用，并實現新一代制氫、儲氫技術的商業示范。

　　主要任務有：

　　(1)制氫、儲氫技術。發展小型高效天然氣制氫；發展大規模煤氣化制氫技術；研究核能和可再生能源制氫技術；開展輕質超高壓儲氫瓶、新型高容量金屬氫化物、碳納米管等儲氫技術的基礎研究和技術開發；實施重點城市供氫網系統示范工程。

　　(2)燃料電池技術。開展新型電催化劑、電解質膜等重要材料以及電極、雙極板等關鍵部件的基礎研究和工程開發；發展燃料電池堆、燃料電池輔助裝置、燃料電池發動機等系統集成技術及其產業化體系。

　　(3)氫能燃料電池動力系統技術。研發應用于交通、電力、通訊和國防等領域的氫能燃料電池系統。

　　(4)國家氫能技術標準體系。