燃煤发电,燃油发电,生物质发电,水力发电哪种排放碳更少

美国的电力生产主要来自发电厂和公用部门，而电力销售则统一由全国几大地区的公用电网管理公司负责。在电力生产结构中，煤炭是最重要的燃料，煤电比例占50％。另外，美国核能发电比例为20％，天然气和其他燃气发电比例为18％，水力发电的比例为7％，石油2.5%，其余的是再生能源发电。

这是2005年的数据。

美国是燃煤发电装机容量最大的国家，到2030年，美国的燃煤电站仍将提供大部分的电力。在预期期内，燃煤电站发电量将从2003年占总电力装机容量的53%增长到2030年的57%。

导 语:在这个被牛群、苜蓿地和灌木丛生的沙漠公路包围的犹他州小镇上，在未来将会有数百名工人被解雇，他们是环境法规和廉价能源竞争的牺牲品。然而，在煤堆和熔炉对面，另一项变革正在进行当中......

01

在犹他州沙漠的农村，开发商计划在地下古老的盐丘地层中建造洞穴，他们希望在其中以前所未有的规模储存氢燃料。 盐洞将像巨大的地下电池一样发挥作用，可以在需要时储存氢气形式的能量。 该项目可以帮助确定氢在未来在全球提供可靠、全天候、无碳能源方面将发挥多大作用。

6月，美国能源部宣布提供 5.04 亿美元的贷款担保，以帮助资助“先进清洁能源存储”项目——这是自乔·拜登总统重启奥巴马时代以向特斯拉和Solyndra提供贷款而闻名的项目以来的 首批贷款 之一。旨在帮助将一座拥有 40 年 历史 的燃煤电厂的场地转变为到 2045 年燃烧清洁制氢的设施。

在两极分化的能源政策辩论中，该提案对于赢得广泛联盟的支持是独一无二的，该联盟包括拜登政府、参议员米特罗姆尼和组成犹他州国会代表团的其他五名共和党人、农村县专员和电力供应商。拜登定于周三在马萨诸塞州举行的一次活动中宣布应对气候变化的新行动，该活动是在一家前燃煤电厂转向可再生能源中心。

可再生能源倡导者将犹他州项目视为确保可靠性的一种潜在方式，因为未来几年更多的电网将由间歇性可再生能源供电。

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预计到2025 年，该工厂的初始燃料将是氢气和天然气的混合物 。此后，它将在 2045 年之前过渡到完全依靠氢运行。怀疑论者担心这可能是延长化石燃料使用 20 年的一种策略，其他人则说他们支持投资清洁、无碳的氢项目，但担心这样做实际上可能会产生对“蓝色”或“灰色”氢的需求。

“说服每个人用氢气代替（而不是化石燃料）填充这些管道和工厂是天然气行业的一个绝妙举措，”智库新共识专注于能源转型的研究员贾斯汀·米库拉说。

与碳捕获或灰氢不同，该项目将过渡到最终不需要化石燃料。

随着公用事业转型并越来越依赖间歇性风能和太阳能，电网运营商正面临新问题， 冬季和春季发电过剩，夏季发电不足 ， 供需失衡 引发了对潜在停电的担忧，并引发了人们对进一步摆脱化石燃料来源的担忧。

该项目将多余的风能和太阳能转化为可储存的形式。清洁氢的支持者希望他们能够在供应超过需求的季节储存能源，并在后期需要时使用它。

工作原理 ：太阳能和风能将为电解槽提供动力，电解槽将水分子分解以产生氢气。能源专家称其为“绿色氢”，因为生产它不会排放碳。最初，该工厂将使用 30% 的氢气和 70% 的天然气运行。它计划到 2045 年过渡到 100% 氢气。

当消费者需要的电力超过了可再生能源的供应量时，氢气将通过管道输送到山间发电厂的现场并燃烧以驱动涡轮机，类似于今天使用煤炭的方式。从理论上讲，这使其成为可再生能源的可靠补充。

03

三角洲农村的许多人希望将该镇变成氢震中心，使其避免衰退影响关闭的燃煤电厂附近的许多城镇，包括亚利桑那州的纳瓦霍发电站。

但有些人担心使用能源来转换能源——而不是直接将其发送给消费者——比使用可再生能源本身或煤炭等化石燃料的成本更高。尽管三菱电力的氢基础设施负责人迈克尔·杜克承认 绿色氢比风能、太阳能、煤炭或天然气更昂贵 ，但他表示氢的价格不应与其他燃料相比，而应与锂离子电池等存储技术相比。

在米勒德县，一个倾向于共和党的地区，当地38%的财产税来自山间发电厂，两名燃煤电厂工人在上个月的共和党初选中罢免了现任县长。比赛看到整个城镇贴满了竞选标志，并引发了对数百万美元计划以及它们如何改变就业市场和农村社区特征的焦虑。

"人们对这个概念和建造它的想法没有意见，"共和党初选获胜者之一特雷弗-约翰逊说，他从煤厂的停车场看向氢气设施的位置。"只是煤电很便宜，而且提供了很多好工作。这就是问题所在。"

今日读《2018世界能源统计年鉴》和《BP世界能源展望2018版》，整理成阅读笔记以便日后查阅。

2017年， 全球能源需求增长了2.2%， 高于16年的1.2%， 高于十年平均的1.7%。中国能源消费增长3.1%， 连续17年成为全球能源消费增量最大的国家。

石油

1、全球石油消费增长1.8%， 即170万桶/日， 连续第三年超过十年平均增速 （1.2%） 。 中国 （50万桶/日） 和美国 （19万桶/日） 贡献了最多的增量。

2、过去10年间，中南美洲探明了更多的石油。

天然气

1、天然气消费增长了960亿立方米， 上升3%， 是2010年以来的最快增速。消费增长主要来自中国 （310亿立方米） 、 中东 （280亿立方米） 、 欧洲 （260亿立方米） 。 美国的天然气消费下降了1.2% （110亿立方米） 。

2、中国天然气消费增速超过15%， 约占全球天然气消费增长的1/3。 如此快速的扩张归功于中国政府打出的一套力度空前的组合拳， 通过胡萝卜加大棒的策略鼓励工业和住宅用户进行 “煤改气” 或 “煤改电” ， 而多数用户选择了 “煤改气” 。尽管受此政策影响的300万户家庭吸引了更多眼球， 但实际上 工业用户 “煤改气”的量更大。预计中国的天然气需求在今年继续强劲增长， 但在未来几年应该不会出现像去年那样大的增幅。

3、过去10年间，独联体国家及亚太地区探明了更多的天然气。

煤炭

1、煤炭消费增长了2500万吨油当量， 上升1%， 是2013年以来的首次增长。煤炭消费增长主要来自印度 （1800万吨油当量） ， 中国的煤炭消费在连续三年（2014-2016年） 下降后出现小幅反弹 （400万吨油当量） 。 经合组织国家煤炭消费连续第四年下降 （-400万吨油当量）。

2、亚洲的煤多，所以许多发展中国家依然依赖煤炭作为主要能源。

可再生能源、 水电和核能

1、可再生能源发电增长了17%， 高于十年平均值， 也是有记录以来的最大年增长（6900万吨油当量） 。 可再生能源增量的一半以上来源于风电 ， 太阳能虽然在可再生能源中占比仅21%， 却贡献了超过三分之一的增量。

2、中国的可再生能源发电增长了 2500万吨油当量 ， 打破了此前的增长记录。如果把2017年所有国家不同一次能源消费的增量进行排序， 中国的天然气和可再生能源将分列第一和第二。

3、水电增长近0.9%， 相比之下十年平均值为2.9%。 中国水力发电的增量为自2011年以来最低， 欧洲则下降了10.5% （-1600万吨当量） 。

4、全球核电增长了1.1%。 中国 （800万吨油当量） 和日本 （300万吨油当量） 的增长一定程度上被韩国 （-300万吨油当量） 和中国台湾 （-200万吨油当量） 所抵消。

5、2017年太阳能发电装机容量增长约100吉瓦， 仅中国就贡献超过50吉瓦。去年 全球太阳能发电量增长超过三分之一 ， 增长主要源于政策支持， 也得益于太阳能发电成本持续走低。 太阳能发电成本已经普遍低于5美分/千瓦时。

发电

1、2017年， 全球一次能源消费有40%用于发电， 使电力成为最大的用能行业。去年发电量增长了2.8%， 接近十年平均值。 94%的增长来自新兴经济体， 经合组织国家的发电量自2010年以来基本没有增长。 发电量增长的近一半来自可再生能源 （49%） ， 剩下主要来自于煤炭 （44%） 。可再生能源在发电结构中的占比从7.4%提升至8.4%。

2、不同地区的能源结构差异比较大。

3、平均来看，世界发电的主要来源依然是煤炭。

关键材料-钴和锂

1、自2010年以来， 钴产量年均增速仅为0.9%， 而锂产量同期年均增长 6.8%。

2、2017年， 钴的价格几乎翻了一倍， 碳酸锂的价格上升37%。

3、钴产量及储量

3、锂产量及储量

小结

经济背景

1、在渐进转型的情景下，全球GDP预计年均增长3.25%，主要有发展中国家所驱动。超过80%的世界生产增长由新兴经济体驱动，中国和印度占此增长的一半以上。

2、人口增长也是世界经济增长的驱动因素之一，2040年的人口有望达到92亿，新增的17亿人口主要由非洲及除中国外的亚洲国家所贡献，中国进入老年化阶段，人口总量将逐步下降。到2040年，全球城市化的趋势依然会延续，因为新增的人口主要集中在城市的中心地带。 大部分的城市化增长发生在非洲，预计非洲的新增人口占世界的近一半，其中有近6亿新增人口属于城市人口，占全球总增长的三分之一。 可惜的是，由于非洲的生产率低下，人口的爆炸性增长却不能反映在GDP的增长上，其对世界增长的贡献度不足10%，因而难以有效拉动对能源的需求。

3、全球经济日益繁荣驱动能源需求的增长部分被迅速下降的能源强度所抵消，全球能源需求年均增速从过去20年的超过2%，下降至1.3%左右。 到2040年，尽管全球GDP增长超过一倍，但世界能源消费仅增长33%左右，显著低于过去25年的年均增速。

分行业需求-工业

1、总体来看，目前的能源结构中，工业（包括能源的非燃烧使用）占据一半份额，民用和商用建筑占了29%，交通领域占了20%。

2、在工业领域，由于中国的快速工业化接近尾声，未来的工业能源消费增长将明显放缓。中国工业能源需求的增长，在过去15年增长了三倍，未来中国经济将由能源密集型工业行业（如钢铁和水泥）转向较低能源密度的服务业和面向消费者的行业，并因此造成工业能源需求增长的停滞。而且，有一部分工业生产会转向低收入经济体， 包括印度在内的亚洲、非洲的新兴市场国家一起构成工业能源消费增长的约70%。

（注：工业不包括能源的非燃烧使用）

3、工业能源结构中， 天然气和电力满足了全部工业能源的增量需求 ，而伴随着煤改气的普及，尤其在中国，到2040年煤炭所提供的工业能源比例从目前的三分之一下降到不足四分之一。

4、能源的非燃料使用将具有更显著的重要性。非燃料使用是指作为石油化工产品的原料、润滑剂、沥青等用途。在未来，工业行业除非燃烧使用外的消耗增速将放缓至年均1.0%的水平，而非燃烧使用增速却能保持在年均1.9%的水平，使得2040年的能源非燃料使用，在总工业增长需求中的比重上升至近20%。其中，石油占能源非燃料使用增长的三分之二，天然气占所剩的大部分份额。

分行业需求-建筑

1、在建筑领域， 能源消费的增长主要由亚洲贡献，最大的能源种类为电力。

2、建筑能源需求增长的驱动力是 人口增加和经济发达程度增加 ，人们不断追求更加舒适的生活和工作。 亚洲、非洲和中东总计占建筑行业能源使用增长的90% 。

3、建筑行业几乎所有新增能源需求是使用电力给 空间降温和为电器功能 。

分行业需求-交通

1、到2040年，全球对公路、航空和海运的客运及货运服务需求将增加两倍以上，不过由于能源效率提高，对能源的需求仅会增长25%。在道路交通方面，机动车保有量和交通需求上升的影响被效率提升所抵消，但卡车的能源需求增长强劲。 由于卡车的效率提升相对缓慢，导致其在交通行业内消费的能源份额增加。同时，航空客运交通增长也很强劲。

（注：非公路包括航空、海运和铁路；汽车包括两轮和三轮车辆）

2、未来在交通领域，石油依然占主导地位，但可替代能源尤其是天然气和电力的使用逐渐增长。预期到2040年，石油需求占比从目前的94%下降至85%左右，天然气、电力和“其他”类能源各占交通能源需求的5%。

天然气的增长集中于液化天然气在长途货运和海上交通的使用。

电力的增长集中于乘用车和轻型客车的使用。

“其他”种类能源主要是生物燃料，而氢能仅在交通中能源中占很小一部分。 氢能的前景在2040年前后才有看头，能否进一步发展取决于氢能在长途道路货运供能上与液体燃料和电力的竞争力。

3、到2040年，乘用车总量大幅增长（增长至20亿辆），同时电动车数量增加（超过3亿辆），车辆效率显著提升。届时，PHEV和BEV的总量大致持平。展望期间，在监管和政府目标的驱动下，全球汽车总体效率将年均提高2-3%。

4、未来道路交通的能源需求受三大因素的影响： 电动汽车、共享出行和自动驾驶 。

到2040年，乘用车行车公里数有30%是使用电力，显著高于电动车全球汽车总量中的占比15%。更高的比例意味着共享出行中，电动汽车将占据重要地位。此外，届时电动卡车行车公里数的占比将达到15%，主要集中于短途轻型客车。

（注：汽车包括两轮和三轮车辆）

5、液体燃料的需求并不会出现明显的变化。为达到排放标准，汽车制造商的手段包括调整ICE汽车所占销售份额、销售更多的电动汽车；采取减重等方式提升车辆效率。

6、假设在世界范围内，能够实施自2040年起对内燃机汽车销售的禁令，则电动车的销售情况将会更加乐观。到2030年，约三分之一的新售汽车是纯电动车；到2035年，BEV的销售比例会达到三分之二，并在2040年达到100%。另一方面，到2030年，有20%的乘用车行车公里数由电力供能，2040年将达到约三分之二。

分行业需求-电力

1、全球持续电气化，从生产电力的结构上看，可再生能源的重要性持续增加， 在增量当中，可再生能源的比例约占一半 ；天然气与核能的比例保持稳定；煤炭依然是电力的最主要能源来源，到2040年占比依然有近30%。在新增部分中，煤炭的贡献仅为13%，而过去25年中，这一比例是40%。

地区需求

1、可再生能源的普及还看中国和经合组织，而在亚洲其他地区，煤炭发电依然是主流，并占新增发电量的绝大部分。

地区需求-中国

1、中国逐渐向低碳能源转型。至2040年， 可再生能源和核能、水电一起占能源需求增长的80%，可再生能源将接替石油成为中国第二大能源来源 。

地区需求-印度

1、印度将成为全球能源最大的增量市场。不过依然以煤炭作为主要能源，占能源新增需求的45%。为了使全部人口都可以使用电力，将有 超过70%的煤炭消费增量被用于电力行业 。

2、印度的可再生能源增长迅猛，尤其是 太阳能 的增长。

地区需求-美国

1、美国作为全球最大的石油和天然气生产国的地位有所加强。 美国在全球石油（石油和天然气凝析液）生产中的份额从现在的12%上升至2040年的18% ，届时沙特阿拉伯排在第二位，占比13%。 在天然气方面，美国2040年的产量占全球的24% ，届时俄罗斯排在第二位，占比14%。

2、由于美国的能源消耗量也大，因此其净出口在全球贸易份额中的比例不高。同时 美国将失去最大可再生能源生产国的地位 ，其生产比例将从目前的24%下降至2040年的15%。与之相比，届时 中国的可再生能源占比将上升至约30% 。

地区需求-欧盟

1、欧盟继续 引领低碳经济的转型 ，其2040年的碳排放比2016年下降超过35%，单位GDP碳排放是世界均值的一半。到2040年，非化石能源满足欧盟约40%的能源需求，与2016年的25%相比有所提升，远高于世界平均的25%。

能源的供需

1、 2040年的能源结构将呈现前所未有的多元化，届时 石油、天然气、煤炭和非化石能源预计将各提供世界能源的约四分之一 。

（注：非化石能源包括可再生、核能和水电）

能源的供需-石油

1、全球液体燃料（石油、生物燃料和其他液体燃料）的需求增长约1300万桶/日，到2040年达到 1亿9百万桶/日 ，而供应方面主要由美国和石油输出国组织的增产来保障。

2、细分看，交通行业持续主导全球石油需求，占全球需求增长的一半以上。 到2040年，液体燃料的总体增长进入停滞，但非燃烧使用的需求依然会增加。

能源的供需-天然气

1、天然气由于需求广泛（工业化程度和电力需求增加、持续的煤改气），加上低成本供给的增加（美国和中东）和液化天然气供给持续扩张，全球范围内的 可获得性将显著提升 。 在增量当中，美国和中东（卡塔尔和伊朗）占据一半以上的份额。

2、增长的驱动力主要源自 工业和电力行业 。

3、全球贸易进一步繁荣，随着流动性提高，全球价格将更加同步。

能源的供需-煤炭

1、中国和经合组织国家需求下降，印度和亚洲其他国家的需求继续增长，相互抵消后的总体需求平稳。

能源的供需-可再生能源

1、基于风能和太阳能的迅速发展，可再生能源是增长最快的能源来源（年均7.5%），占新增发电量的50%以上。其中，中国是最大的增长来源，新增的可再生能源总量已超过整个经合组织。到2030年，印度将成为第二大增长源。

2、太阳能成本的下降超出预期。在科技的发展与政策的支持下，太阳能的学习曲线以更高的速度下滑。预计累计发电装机每提升一倍，光伏组件成本可下降24%。

能源的供需-核能和水电

1、核能主要靠中国驱动。核能在中国能源需求中的占比从目前的2%将上升至2040年的8%。欧盟和美国的核电站到期且不再进行更换，欧盟年均下降11太瓦时，美国年均下降10太瓦时，导致总体核电增长受阻。

水电靠中国和其他发展中国家驱动。水电年均增长1.3%，合计61太瓦时每年，速度比过去放缓。中国在增长中占比最大，达到16太瓦时每年，其次是南美和中美地区（13太瓦时每年）以及非洲（11太瓦时每年）。

不同报告的观点对比

这两篇报告介绍了各类能源的基本情况，并描绘了世界能源结构变化的可能性。接下来可以在未来的各项增长点中，尝试挖掘一些投资机会。

刺猬偷腥

2018年8月2日

在19世纪中叶煤炭发展之前，所有使用的能源都是可再生能源，其主要来源是人力和畜力的形式利用牛，骡，马，水磨和风磨粮食，和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中，直到1900年的石油和天然气的重要性，和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。

除了核能、潮汐能、地热能之外，人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气，主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。 木材 柴是最早使用的典型的生物质能源，烧柴在煮食和提供热力很重要，它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。 役用动物 传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外，亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。 水能 磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源，尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。 风能 人类已经使用了风力几百年了。如风车，帆船等。 太阳能 自古人类懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。 地热能 人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。 海洋能 海洋能即是利用海洋运动过程来生产的能源，海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等，一些沿海国家的海岸线，就很适合用来作潮汐发电。 生物能 生物质能是指能够当做燃料或者工业原料，活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料，或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能，包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气（甲烷）牛粪等。 国家发改委： 可再生能源就近消纳试点启动

为促进清洁能源持续健康发展，国家发展与改革委员会2015年10月下发通知，明确在甘肃省和内蒙古自治区部分地区开展可再生能源就近消纳试点，以可再生能源为主、传统能源调峰配合形成局域电网，降低用电成本，形成竞争优势，促使可再生能源和当地经济社会发展形成良性循环。

为“明确在可再生能源富集地区率先开展可再生能源就近消纳试点，为其他地区积累经验，是努力解决当前严重弃风、弃光现象的大胆探索，是电力市场化改革背景下促进可再生能源发展的机制创新。”为此，通知要求试点必须有效解决局部地区较为严重的弃风、弃光问题。试点方案应结合地方特点，允许大胆探索，只要政策不违反法律法规，不影响电力安全稳定运行，又有利于实现就近消纳，就可以试行，通过实践检验政策的可行性和有效性。

通知还提出，通过建立优先发电权，提出可再生能源发电的年度安排原则，实施优先发电权交易，并在调度中落实，努力实现规划内的可再生能源全额保障性收购。建立利益补偿机制，鼓励燃煤发电对可再生能源发电进行调节。

物价上涨、能源紧缺，这颗星球上的人们生产生活基本上离不开煤炭、天然气和石油。煤炭主供中国、印度等发展中国家冶炼厂和发电站的热能和电能。天然气用来发电和家庭烹饪，说到新能源和可再生能源，主供美国和西欧。而石油，作为一种重要能源，世界任何国家几乎都离不开它，例如日常塑料塑胶用品的生产、汽油和柴油车的燃料、发电站的燃料、衣服生产等等。我们总是想当然的以为，我们的生活绿色健康又足够可持续发展。实际上我们错了。我们自以为是，又骄傲放纵，这次的能源危机、粮食危机，是自新冠肆虐全球以来，对人类再一次的警醒。如果全世界没有了石油，我们该如何生存？如果所有的燃煤发电厂都没有了电煤，绝大部分人的生活将陷入黑暗。尽管我们有自以为充足的太阳能、风能、核能、潮汐能、水能以及地热能，但是现实是，这些可持续的能源并不能解决主要的能源矛盾，即对石油等化石能源的高需求和能源革命的势在必行。要转向绿色低碳发展，就必须增加可持续能源在一次能源中的占比。比如说大力发展风能和太阳能。但是我们在这个发展过程中太过于急功近利，没有意识到实际需求和实际供给之间的矛盾。我们既要大力发展可持续再生能源，也要尽早摆脱石油和煤炭的束缚。

一、前言

能源技术的迭代创新推动了全球能源产业的转型发展。作为世界上最大的发展中国家、第一人口大国和第二大经济体，我国还是最大的能源生产国和消费国，能源工业的 健康 发展攸关我国资源、环境和 社会 经济可持续发展。当前，我国能源工业发展尽管已取得显著成就，但面临的问题同样突出：①能源消费总量规模巨大，能源生产和消费结构仍以化石能源为主。2018 年，我国煤炭消费总量约为2.74 109 tce，同比增长 1.0%，占能源消费总量的比例高达 59.0% [1] ，但所占比重持续下降。可再生能源和核能发电量保持增长，但规模化水平依然不足。②油气安全供应形势严峻，2017 年我国首次成为全球最大的原油进口国，2018 年石油对外依存度为 72%、天然气对外依存度为 43% [2] 。③化石能源尚未实现优质化利用，尤其是煤炭清洁高效利用水平仍需大幅提升。发电用煤占比远低于发达国家，大规模煤炭开发利用带来的生态环境问题较为突出 [3] 。④能源系统效率整体仍然偏低。我国单位国内生产总值（GDP）能耗是世界平均水平的 1.4 倍，2018 年火电利用小时平均数仅为 4361 h， “三弃”（弃风、弃光、弃水）电量为 1.023 1011 kW·h。⑤温室气体减排与应对气候变化压力巨大，我国CO2 排放量约占世界总量的 30%，CH4 排放量同样位居世界第一。

在保障国家能源安全的同时，保护生态环境并有效应对气候变化将是我国能源发展面临的长期重大问题。随着未来经济 社会 的发展，传统产业升级和基础设施建设对能源资源的需求依然强劲，我国能源消费总量可能持续上涨，新增能源需求集中在与可再生能源、天然气、核能等相关的新兴产业领域。能源领域新兴产业发展与国家战略需求紧密关联，有助于推动能源生产与消费革命、优化能源结构、助力能源安全、实现温室气体减排和生态环境保护，同时提升国家工业装备制造技术水平、培育经济发展新动能、服务经济 社会 可持续发展 [4] 。

今后 10~15 年以及更长时期，既是我国加快培育和发展战略性新兴产业的关键时期，也是发展绿色低碳产业的重要机遇期。促进能源新技术新兴产业发展，已经成为符合我国发展需求和资源特色的必然选择。现有研究 [5,6] 对我国战略性新兴产业总体发展规律、新能源产业或某一细分能源领域的发展动向与路径选择、战略性新兴产业政策规制等课题进行了探讨，在区域产业集群、战略布局、创新特征、发展模式等方向完成了深入分析。然而对于我国能源领域新兴产业未来发展，特别是产业定位、发展路径与具体举措的战略层面研究，相关内容尚属空白。

本文在界定我国能源新技术特点与产业内涵的基础上，梳理全球能源新技术新兴产业竞争格局的变化趋势与发展态势，研究面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业发展方向，特别是“十四五”时期的发展目标与重点任务；明确具体的技术创新发展方向，提出工程 科技 攻关项目、重大工程和示范区建设以及相关政策的建议。

二、能源新技术的特点与产业内涵

（一）能源新技术的特点

能源新技术具有共性特征 [4] ：①通过技术原理上的创新，解决所在技术领域发展的制约性问题；②具有优良的技术竞争力或技术优势；③ 以相关成熟技术为发展基础，具有较好的技术可行性；④ 具有较大的降低成本潜力，能结合较高的技术学习率，在技术发展规模迅速扩张的同时使成本随之急剧下降，从而具备与传统技术竞争而占据大量市场份额的能力。基于已有研究的定义 [7] ，本文进一步将能源新技术明确为：不仅涉及可再生能源和核能领域，而且涵括非常规油气资源开发、传统化石能源的清洁高效转化与利用、能源的传输以及终端用能等领域，是具有突破性或颠覆性的能源开发利用技术。

（二）能源新技术新兴产业范畴与定位

作为新兴产业，能源新技术产业的定位需准确反映能源发展的客观规律，符合“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”的国家重大需求，且充分体现能源产业新趋势、新活力和新业态，有效促进绿色低碳成为经济增长新动能。《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将战略性新兴产业划分为 7 个大类，其中涉及能源领域的主要有“新能源产业”和“节能环保产业”，其中“节能环保产业”仅涉及传统工业利用过程的高效节能。《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》将新能源产业、节能环保产业和新能源 汽车 产业统称为“绿色低碳产业”。因而，能源领域新兴产业以往主要由“新能源产业”所指代。

能源本身并不涉及新的能源和旧的能源，只是能源技术存在先进程度的差异 [7~9]。仅用“新能源产业”一词，不能直接反映智能电网、储能、分布式能源和微电网等产业，同时可再生能源产业发展也需要重视技术的先进性问题。“新能源产业”的定位由于聚焦于核能、太阳能、风能和生物质能等产业，容易忽视化石能源新技术的颠覆性作用（如页岩油气规模化开发技术、先进洁净煤技术），而且将化石能源与非化石能源新技术的系统联合与协同发展排除在外。国家能源局等一些政府部门的政策文件将页岩气开发、智能电网纳入战略性新兴产业，但关于能源领域新兴产业的具体范畴仍不清晰。“新能源产业”定位过于狭窄，所统计的范围不能充分体现能源新技术发展所带来的能源转型与产业变革。现有产业划分与定位的局限性在一定程度上阻碍了能源新技术的集成创新以及不同能源产业的协同发展，不利于全面推动能源生产和消费革命。

针对于此，本文提出宜拓展以往“新能源产业”所涵盖的范围与内涵 [7] ，同等重视化石能源的清洁高效利用以及核能与可再生能源的规模化发展，将能源领域新兴产业统称为“能源新技术产业”。与新兴产业发展相关联的能源新技术包括节能与提高能源效率技术，化石能源清洁高效开发与利用新技术，智能电网和储能技术，非常规油气资源、可再生能源规模化开发利用技术，自主创新的核电技术和核废料处理技术，以及氢能和燃料电池、核聚变能、干热岩、天然气水合物等相关前沿技术。

能源新技术新兴产业主要涵盖了煤炭清洁高效转化与利用产业（以先进燃煤发电产业为重点）、非常规油气开发利用产业（以非常规天然气产业为重点，涉及页岩气、煤层气、天然气水合物产业）、能源互联网与综合能源服务产业（以能源互联网、先进输电、储能、综合能源服务产业为重点）、核能产业和可再生能源产业（以风力发电、太阳能光伏和光热发电、生物质能、地热能、氢能源与燃料电池产业为重点）。

三、能源新技术新兴产业发展动态

（一）发展现状

1. 全球能源新技术新兴产业

全球能源形势正在发生深刻变化，非常规油气资源的大规模开发支撑了美国“能源独立”，部分国家核电供应能力不断削减，以风力发电和太阳能发电为代表的可再生能源产业快速发展以及非常规油气资源生产成为全球性趋势，不断改变着全球能源供需格局 [10] 。世界能源发展向绿色、低碳转型，以“能源结构的低碳化转变、能源发展方式向气候和生态适应型转变、从保障能源供应到实现能源服务的智能化转变”为主要特征。各国致力于能源技术创新，推动能源低碳化和绿色可持续化发展。高度活跃的技术创新活动引发了能源开发利用方式的变革：全球能源供应能力随着技术水平提升而得到显著提高；清洁高效的化石能源开发利用技术赋予了化石能源新的竞争力，但减排尤其是减碳压力仍然巨大；可再生能源技术已得到广泛应用且成本不断下降，实现可再生能源的大比例消纳将是未来能源系统面临的挑战 [11] ；值得注意的是，氢能应用已经成为新兴产业，涉及电力、供热和燃料 3 个领域。

2. 我国能源新技术新兴产业

当前，我国能源发展已转向着力提升质量阶段 [11] 。国内能源消费结构不断优化，2018 年煤炭和石油以外的清洁能源占比已达 22.1%。能源供应结构朝着多元化方向发展。作为世界最大的可再生能源生产国，我国可再生能源产业发展迅速，相应新增发电装机已经超过化石能源，2018 年可再生能源发电量在电能结构中的占比达到 26% [2] ，替代作用日益显现。风力发电（占比 5.2%）、太阳能光伏发电（占比 2.5%）规模均达世界第一，弃风限电形势明显好转，光伏弃光电量和弃光率均有所降低。核电规模（占比 4.1%）稳定增长，核能多用途利用前景看好。能源互联网和综合能源服务产业蓬勃发展，能源基础设施建设提速，保障了“一带一路”倡议实施，促进了区域融合发展。

在技术层面，我国能源 科技 水平和创新能力持续提升，部分领域达到国际领先水平 [12] 。化石能源开发和利用效率进一步提高，燃煤发电超低排放技术开始全面推广。非常规天然气开发利用技术不断取得突破。电网与储能工程技术水平持续提升，能源互联网与储能产业处于国际领先水平。核能和可再生能源产业技术创新能力也有所增强。

与此同时，我国能源新技术新兴产业发展存在的问题也较为突出 [13] 。煤炭清洁高效转化和利用整体水平有待提升，先进煤炭利用技术亟需进一步研发突破与示范推广；油气供应安全问题突出，非常规油气仍未实现大规模商业化开发，关键技术和体制机制方面的制约因素仍然存在；核电产业仍需进一步规模化以保障安全高效发展；能源互联网与综合能源服务产业发展仍受制于技术、市场等多方面因素；可再生能源产业发展面临的核心技术不足、并网消纳困难等诸多问题仍有所体现。

（二）发展趋势

1. 全球能源新技术新兴产业

面向 2035 年，全球能源发展的主流仍是化石能源与非化石能源的协同发展 [13] 。在稳定性、经济性和可获得性方面，可再生能源存在明显不足，全球一次能源供应的主体在较长时期内仍将是技术稳定的化石能源。绿色、低碳能源在较长时期内是能源技术创新的主要方向，同时能源与信息、材料的深度融合，有望催生智慧能源网络。能源领域的技术创新将为传统产业的转型升级注入新动力，推动智能制造、智能建筑、智慧交通等新兴领域的快速发展 [11] 。

2. 我国能源新技术新兴产业

未来 10~15 年，我国能源生产和消费结构将继续优化，但鉴于现有规模基础，传统化石能源在保障能源安全方面仍将持续发挥基础性作用。页岩气、煤层气等非常规油气资源有望成为我国油气工业的战略性接替资源。核能产业是我国具有全球竞争力的高新技术领域，核能技术的研发与多用途利用将持续升温。可再生能源产业作为化石能源的清洁替代方案，在增进能源供应能力、满足对可持续性能源的需求、维护环境和气候安全等方面意义重大，将持续处于快速上升期。能源互联网为现代电力工业和综合能源系统的变革指引了发展路径。

四、 面向 2035 年的能源新技术新兴产业发展战略对策

（一）能源新技术新兴产业发展战略思路

基于我国国情现实、能源发展客观规律以及能源技术创新趋势，能源新技术新兴产业的发展需要同等重视化石能源和非化石能源新技术的颠覆性作用，持续优化能源生产和消费结构，着力提升能源利用效率和非化石能源的消费比重。加强能源 科技 基础研究，大力开展前沿性技术创新，特别是交叉学科创新和颠覆性技术创新研究。推动能源与材料、信息的深度融合以及智能电网、智慧能源发展，构建清洁、低碳、高效、智能的现代综合能源体系 [7,11]。

（二）“十四五”时期产业发展目标与任务

根据能源新技术新兴产业所涵盖的9个子产业，在“十三五”时期各产业发展的基础上，进一步分析“十四五”时期各产业应着力实现的具体发展目标和重点任务。

1. 煤炭清洁高效利用产业

发展目标：燃煤发电机组平均供电煤耗低于300 gce/(kW·h)，碳排放强度力争下降到 825 g/(kW·h)左右；实现 5~10 MW 煤气化燃料电池系统（IGFC）电站工程示范；建设 600 MW 等级的 700 超超临界工程示范项目；建成百万吨级 CO2 捕集、驱油与封存示范项目。

重点任务：①全面提升燃煤发电机组效率与污染物排放控制水平，开发高效低成本的碳捕集、利用和封存技术；②开发高灵活性燃煤发电技术，研发煤与可再生能源耦合发电技术；③研发数字化、自学习、自适应、互动化特征显著的智能发电技术；④加快实施“煤炭清洁高效利用”重大项目，加大IGCC/IGFC（整体煤气化联合循环发电系统，简称IGCC）研发投入。

2. 非常规天然气开发利用产业

发展目标：页岩气产量达到 3 1010 ~5 1010 m3 ，地面煤层气抽采产量达到 1.3 1010 m3 ；前瞻性布局天然气水合物产业，加强天然气水合物资源勘探，开采试验技术力争取得新突破。

重点任务：①加快川渝页岩气商业开发基地建设，实现页岩气产量快速增长；②加快常压、深层、陆相等新类型页岩气示范区建设，推动页岩气产业向多地区、多领域拓展；③继续推进沁水盆地、鄂尔多斯盆地东缘两个煤层气产业化基地建设；④加快南方二叠系、鄂尔多斯盆地低阶煤等新区和新层系开发试验，形成新的煤层气产业化基地；⑤海陆并举，前瞻性布局天然气水合物产业，加快资源评价和技术研发力度。

3. 能源互联网与综合能源服务产业

发展目标：建成泛在电力物联网，初步形成共建、共治、共赢的能源互联网生态圈，引领能源生产、消费变革，实现涉电业务线上率达到 90%。

重点任务：①研究适应全球能源互联网发展特点的智慧城市新基础设施体系；②输电线路升级改造逐步采用超导输电技术；③全面深度感知源网荷储设备运行、状态和环境信息，重点通过虚拟电厂和多能互补方式提高分布式能源的友好并网水平和电网可调控容量占比；④采用优化调度实现跨区域送受端协调控制，基于电力市场实现集中式省间交易和分布式省内交易，促进清洁能源消纳；⑤开发多类型、大容量、低成本、高效率、长寿命的先进储能系统。

4. 核能产业

发展目标：建成核电装机容量9.4 107 ~1 108 kW；建成压水堆投运容量 7.2 106 ~9.6 106 kW；建成先进堆投运容量 6 106 kW。

重点任务：①自主三代压水堆核电技术实现型谱化开发、批量化建设；②小型多用途核反应堆技术开拓核能应用范围与应用领域；③第四代先进核能技术与压水堆协调发展，打造可持续发展模式；④发展稳态、高效、安全、实用的核聚变技术。

5. 风电产业

发展目标：累计装机容量达到 3.5 108 kW，其中海上风电为 2 107 kW；陆上风电项目全面实现竞价上网，海上风电项目平准化度电成本显著下降。

重点任务：①优化产业空间布局，加快发展陆上分散式风电；②积极有序推进海上风电建设；③加强就地就近利用，落实解决消纳难题；④加强基础共性技术研究，形成产业发展的完整研发制造体系；⑤强化市场竞争机制，积极促进风电产业与金融体系的融合。

6. 太阳能光电产业

发展目标：太阳能光伏发电累计装机容量接近400 GW，太阳能光热发电装机容量累计为 5 GW。

重点任务：①大力发展分布式光伏发电；②完善消纳保障机制，保消纳、保装机；③进一步提高太阳电池及组件效率，降低度电成本；④规模化发展长储热小时数的融盐塔式技术，进一步降低导热油槽式电站的成本电价；⑤发展太阳能跨季节储热采暖技术；⑥积极参与全球市场。

7. 生物质能产业

发展目标：垃圾焚烧发电实现清洁运行并在生物质发电中占据主导地位；生物质成型燃料年利用量为 4 107 t，生物质发电和供热成本逼近燃煤发电和供热成本。

重点任务：①建立生物质资源分布及其物化特性数据库；②研发生物质高效热电联产、热电多产品联产和垃圾清洁焚烧发电联合多产品生产技术；③生物质成型燃料重点研发成型燃料工业化生产关键技术和高效清洁化利用；④生物质交通燃料重点推进纤维乙醇产业化，建立生物柴油成熟的商业运营模式，研发生物质高效转化技术。

8. 地热能产业

发展目标：新增地热能供暖（制冷）面积为1 109 m2 ；新增地热发电装机容量 500 MW；地热能年利用量折合 1 108 tce。

重点任务：①优先开展地热资源潜力勘查与选区评价；②积极推进地热供热（制冷），改善供热结构，满足清洁用能需求；③针对不同热储类型加强技术攻关，突破共性关键技术；④加强地热发电技术攻关，推动地热高效利用；⑤大力发展梯级利用和“地热 +”，增强地热能的市场竞争力。

9. 氢能源与燃料电池产业

发展目标：完善制氢、加氢等配套基础设施，累积建成加氢站 300 座以上，实现氢气供需基本平衡；关键核心零部件批量化技术大幅提高，基本掌握氢能产业链核心技术；实现城市氢能应用场景多元化。

重点任务：①氢能基础设施全局规划、合理布局，规范化建设、规模化推进；②加强燃料电池系统集成；③在大型工业园区开展副产氢 + CO2 捕获和封存技术（CCS）、加氢站及燃料电池货运车示范；④在沿海城市开展可再生能源电解制氢、加氢站及燃料电池公交车、大巴示范应用；⑤特殊交通运输工具用燃料电池示范应用；⑥在边缘城市和工矿企业开展百千瓦级燃料电池分布式电站应用。

（三）面向 2035 年的创新方向与工程 科技 支撑

1. 关键技术方向

综合研判，面向 2035 年的我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向见表 1，共有 41 项具体技术。

表 1 我国能源新技术新兴产业关键技术发展方向

（续表）

2. 设立工程 科技 攻关项目

从国家层面支持和推动设立工程 科技 攻关项目（见表 2），对能源领域具有前瞻性、先导性和 探索 性的重大关键技术开展集中攻关，提升技术水平和自主创新能力，进而有效支撑中长期能源新技术及产业的发展。

表 2 能源新技术新兴产业发展相关工程 科技 攻关项目

3. 设立多能互补分布式能源重大工程

国内对单一能源技术及其控制研究已经比较成熟，但缺乏对多种能源技术的集成应用技术，以及以分布式能源为基础的微电网基础理论和工程实践问题研究 [13] 。分布式供能系统是未来能源系统的重要发展方向，具有环保、经济、分散、可靠和灵活等特点，可满足高耗能行业以及工业园区、公共、商业和民用建筑的多能源联供需求，具有巨大的技术提升空间和市场潜力。设立重大工程，以示范为基础，建设多能互补分布式供能系统，这是构建“互联网 +”智慧能源系统的重要任务，有利于提高能源供需协调能力，推动能源清洁生产和可再生能源就近消纳，提高能源系统综合效率。

工程任务：①优化布局建设分布式供能系统基础设施；②开展分布式供能基础理论、核心技术和系统集成研究；③研制高水平独立微网变流器、控制器等关键设备；④通过独立微网系统集成和能效管理关键技术，实现多能协同供应和能源梯级利用；⑤形成适合终端用户和大型能源基地的多能互补分布式供能系统；⑥为城镇、海岛（礁）、极区及边远地区提供整体能源解决方案。

重点任务：①中东部终端多能互补分布式供能系统；②大型能源基地多能互补分布式供能系统。

4. 设立能源新技术集成创新示范区

（1）河北雄安新区能源新技术集成创新示范区

河北雄安新区及其周边地区现有开发程度较低，发展空间充裕，具备高起点、高标准开发建设的基本条件。以河北雄安新区为主建设能源新技术集成创新示范区，助力建设绿色智慧新城，打造生态城市，发展高端高新产业，带动河北南部地区乃至华北腹地的发展，建成与生态文明发展要求相适应的绿色低碳发展模式。

工程任务：①建设河北雄安新区智慧能源综合服务平台；②完成新建核电厂的供热总体规划方案及泳池式低温供热堆；③加快推进风电开发与配套电网建设协调发展；④加速推动区域太阳能全产业链的协调发展；⑤推进高效清洁的垃圾发电项目、建设玉米 / 小麦整株燃料乙醇和沼气生物炼制工程；⑥发展规模化分布式可再生能源并网技术与装备；⑦加大勘查力度，重点开展雄安新区多层水热型热储综合利用 [14] ；⑧布局包括制氢、运氢、加氢储氢、用氢在内的全产业链建设。

（2）华南沿海地区能源新技术集成创新示范区《粤港澳大湾区发展规划纲要》《国家生态文明试验区（海南）实施方案》《关于支持深圳建设中国特色 社会 主义先行示范区的意见》均提出了发展绿色低碳产业的要求。基于良好的区域优势、政策优势和能源产业基础，以粤西南地区（包括海南）为主建设华南沿海地区能源新技术集成创新示范区，为沿海区域低碳经济发展提供参考范例。

工程任务：①建设跨区域“互联网 +”能源综合运营服务平台；②完成现有核电机组建设，同时选址新建核电项目；③积极有序推进陆 / 海上风电开发建设，促进风电就地就近消纳利用；④光伏产业与其他产业互为补充，多种形式发展太阳能光电；⑤推进高效清洁的垃圾发电项目，开发蔗渣 / 稻秆燃料乙醇和多原料沼气生物炼制工程；⑥勘探地热资源及分布特点，建成地热利用示范工程；⑦重点突破规模化分布式可再生能源并网技术与装备 [14] ；⑧构建智慧能源体系，实现不同能源形式相互转化，提高能源的整体利用效率；⑨建设能源（氢能、电能）与交通融合的“绿色海南”，打造零排放智能交通海南岛自贸示范区。

五、对策建议

我国能源新技术新兴产业发展已经具备良好的基础，但作为战略性新兴产业，其发展壮大仍然面临成本、市场、政策等多重因素的制约 [15] 。为促进我国能源新技术新兴产业的高质量发展，亟待加强面向 2035 年的顶层设计与规划。

（1）重新明确能源领域新兴产业范畴与定位，在各级政府出台的战略性新兴产业发展规划中，将“新能源产业”调整为“能源新技术产业”，将节能产业从“节能环保产业”中独立并整合到“能源新技术产业”，精准布局能源新技术及产业的发展方向。

（2）理顺能源产业管理的体制机制，加强能源新技术新兴产业的统计体系建设，保持能源规划目标与政策的一致性、延续性和有效性，避免产业政策“令出多门”以及规划目标调整过于频繁，确保能源新技术产业相关规划的权威性，完善能源市场准入政策 [7] 。

（3）高度重视并准确评估能源领域 科技 攻关项目或重大工程“落地方案”，确保项目实施的可行性和可操作性。强化企业在能源技术创新决策、研发投入、科研组织和成果应用中的主体作用。大幅度提高能源新技术研发投入，强化关键核心技术攻关与项目立项，精准布局重大工程与示范区建设。