論以科技創新推動能源技術革命的路徑

莫神星

華東理工大學能源與資源環境法研究中心

能源科技創新是“安全、高效、低碳”現代能源工業體系的核心，是引領能源產業發展的第一動力，是建設現代化能源經濟體系的戰略支撐。無論是實現傳統化石能源的清潔化、低碳化、高效化利用，還是實現綠色能源的規模化以降低成本和便于使用，保障我國能源資源的有效供給和高效利用，都要依靠技術創新與進步。

1 科技創新在能源革命中的決定性作用

1.1 科學技術革命是推動經濟和社會發展的強大杠桿

科學技術始終是一種在歷史上起推動作用、進步的革命力量。馬克思曾明確指出：“在固定資本中，勞動的社會生產力表現為資本固有的屬性;它既包括科學的力量，又包括生產過程中社會力量的結合，最后還包括從直接勞動轉移到機器即死的生產力上的技巧” 。鄧小平深刻指出：“科學技術不僅是生產力，而且是第一生產力。”

就能源領域，科技創新是引領能源發展的第一動力，是能源發展全局的核心。科技創新必須擺在能源發展全局的核心位置。只有科技創新，采用新的能源模式，才能保證我們的能源系統在未來具有競爭力與可持續性。

1.2 能源革命關鍵在于低碳科技創新

2014年6月，習近平提出：推進能源消費革命、供給革命、技術革命和體制革命。能源革命是由法律、政策、技術和市場環境共同推動的結果。能源革命關鍵在于科技進步，在于低碳技術創新。科技創新在能源革命中起決定性作用，能源技術是新一輪科技革命和產業革命的突破口。

科技創新在能源革命中起決定性作用，必須擺在能源發展全局的核心位置。能源革命基本發展趨勢是供給消費清潔、綠色、低碳化，在大力推進煤炭清潔高效利用同時，著力發展非煤能源，形成煤、油、氣、核、可再生能源多輪驅動的多元能源供應體系。

開發低碳能源技術是化石能源的潔凈、高效利用的最重要的途徑。低碳技術是實現低碳能源、低碳產出、消費以及社會低碳的支撐和保障。低碳技術主要指能提高能源效率，優化能源結構的主導技術，也稱為清潔能源技術。低碳技術主要包括：降碳技術、去碳技術、無碳技術。綠色可再生能源技術、能源高效利用技術、節約能源技術和溫室氣體減排技術的開發和應用是推動能源革命的主要動力。

1.3 科技創新是能源結構優化及能源轉型升級的不竭動力

目前，我國能源消費結構以煤為主，清潔能源占一次能源消費的比重較低，環境污染嚴重。因此，加快推進能源轉型、促進綠色低碳發展，始終是我國經濟社會發展需要解決的緊迫任務。科技創新可以促進能源結構優化及能源轉型升級，煤炭、石油等高碳化石能源被天然氣和頁巖氣等低碳能源取代，可再生能源大規模開發利用、核能安全利用。只有通過創新掌握核心技術，建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系，才能抓住能源變革的關鍵、把握能源持續健康發展的主動權。

1.4 清潔能源技術支撐能效提高與環境質量改善

科技創新是提高能源利用效率、改善環境質量的推動力。清潔能源技術能促進能源利用效率最大化和效能的最優化。目前，我國能源利用效率總體水平還不高，同時，對環境影響也較嚴重。生態環境的約束，已成為能源發展的最突出制約因素，提質增效已成為能源行業最大壓力，隨著我國工業化、城鎮化和全面小康的深入推進，能源資源消耗持續增加，大氣污染防治壓力繼續加大。生態文明建設對能源革命提出了更高要求。為此，必須加大科技創新力度，采用清潔能源及低碳能源技術提高能源利用效率及支撐CO2峰值目標的實現。

1.5 綠色低碳技術增強應對氣候變化能力

發展低碳技術，一方面大力推廣使用現有技術可控的低碳能源；另一方面大力推進科技創新，積極開發高效、經濟、實用的低碳能源新技術，并將其轉化成實際生產力。

當前，全球氣候變化問題日益嚴峻，已成為威脅人類可持續發展的主要因素之一，削減溫室氣體排放、減緩氣候變化成為當今國際社會關注的熱點。2015年6月，我國政府向聯合國提交《強化應對氣候變化行動——中國國家自主貢獻》文件，提出：到2030年單位國內生產總值CO2排放比2005年下降60%～65%、非化石能源占一次能源消費比重達到20%左右。

2016年4月，中國簽署《巴黎協定》，承諾將積極做好國內的溫室氣體減排工作，加強應對氣候變化的國際合作。大力發展可再生能源技術是我國落實《巴黎協定》減排的必然要求。我們應把應對氣候變化的壓力變動力，積極推動科技創新，發展清潔能源，實現未來可持續發展。應對氣候變化對我國現有發展模式、消費方式以及對我國以煤為主的能源結構、能源技術自主創新等領域均提出了現實的挑戰。我們應通過科技創新，發展低碳技術、新能源和可再生能源技術，全面增強應對氣候變化能力。

1.6 推進技術創新 降低新能源及可再生能源成本

可再生能源技術是推動經濟轉型、促進清潔能源轉型、推動綠色經濟發展的新動力。開發低碳能源技術和發展低碳經濟是可再生能源的開發的現實重要途徑。當前，可再生能源發展遇到了各種問題，降低成本是解決這些問題的關鍵。降成本主要靠技術進步。此外，中國現階段風電廠開發規模很大，但方法很粗放，只有發展先進技術，才能使可再生能源有生命力，解決棄光、棄風、棄水等問題。在光伏建設中，要加大光伏領跑基礎建設規模，啟動光伏前沿技術建設。要通過推進技術創新以降低新能源、可再生能源的成本，提供更清潔、更價廉的能源產品。

1.7 科技創新可提高能源產業國際競爭力

當前，新一輪能源技術革命正在孕育興起，世界能源強國對能源技術制高點的爭奪日益激烈。我們要充分把握世界能源科技的新特點、發展的新態勢和前沿問題。要堅持以全球視野謀劃和推動科技創新，通過能源技術革命有效提升能源發展水平，縮小與發達國家能源科技發展差距。要奮起直追，彎道超車，實現能源科技整體水平由跟跑、并跑為主向并跑、領跑為主轉變，早日建立能源科技強國。要瞄準世界能源科技前沿，強化能源基礎研究，實現前瞻性基礎研究、引領性原創成果重大突破，提高能源產業國際競爭力。

2 如何以科技創新推動能源革命

科技創新能推動未來能源向清潔低碳、高效多元、可持續的發展方向發展。能源科技的發展方向主要有5個：1）能源高效化。圍繞能源各個環節提高效率的技術、平臺和裝置，包括生產、輸配和使用的效率。2）能源多元化。建立多種能源互補的技術、平臺和系統；3）能源清潔化。主要是能源結構清潔化、能源體系清潔化，包括化石能源清潔利用與能源替代、轉型；4）能源智能化；5）能源可持續利用。

2.1 健全和貫徹能源科技創新的法規政策

2016年6月1日，國家有關部門發布《能源技術革命創新行動計劃（2016-2030年）》，明確今后一段時期我國科技創新的工作重點、主攻方向以及重點創新行動的時間表和路線圖。包括：1）煤炭清潔高效利用技術創新；2）非常規油氣和深層、深海油氣開發技術創新；3）CO2捕集、利用與封存技術創新；4）先進核能技術創新、乏燃料后處理與高放廢物安全處理處置技術創新；5）氫能與燃料電池技術創新；6）先進儲能技術創新；7）能源互聯網技術創新；8）生物質、海洋、地熱能利用技術創新；9）節能與能效提升技術創新；10）高效太陽能利用技術創新以及大型風電技術創新，氫能與燃料電池技術創新，生物質、海洋、地熱能利用技術創新，高效燃氣輪機技術創新，先進儲能技術創新等15項重點任務。

中共中央、國務院印發《國家創新驅動發展戰略綱要》提出2020年進入創新型國家行列、2030年躋身創新型國家前列、2050年建成世界科技創新強國“三步走”目標。其中包括能源領域。2016年8月，國務院公布了《“十三五”國家能源科技創新規劃》。明確以科技創新推動能源技術革命的方向、方略與路線圖，促進能源的清潔化、低碳化、高效化和可持續化。

2016年12月30日，國家能源局公布了《能源科技創新“十三五”規劃》，旨在發揮科技創新在全面創新中的引領作用，增強能源自主保障能力，提升能源利用效率，優化能源結構，進一步推進能源技術革命。《規劃》分析了能源科技發展趨勢，以深入推進能源技術革命為宗旨，明確了2016年至2020年能源新技術研究及應用的發展目標。要求按照當前世界能源前沿技術的發展方向以及我國能源發展需求，聚焦于清潔高效化石能源、新能源電力系統、安全先進核能、戰略性能源技術以及能源基礎材料五個重點研究任務，推動能源生產利用方式變革，為建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系提供技術支撐。

目前，我國科技創新還缺乏完整、有效的法律政策支持體系。激勵機制還不健全，低碳技術項目還沒有形成穩定的政府投入機制，在低碳技術的研發方面還面臨諸多困難。我們要加強低碳科技法律政策支撐，補貼與定價政策要鼓勵技術創新與技術進步；要鼓勵市場競爭，鼓勵優勝劣汰；政府要制定出臺科技創新相關法律、政策和規劃等，通過法律強制、財政支持、稅收優惠等多種措施創造適于新能源與可再生能源產業發展的良好的法治與政策環境。要大力推進低碳科技創新，充分發揮科技創新在建設清潔低碳、安全高效現代能源體系中的引領和支撐作用。

2.2 科技創新推動傳統能源的清潔開發利用

推動主體能源更替和能源生產利用方式的根本轉變是能源革命的本質。低碳科技創新能夠促使能源清潔高效利用。環保壓力迫使各國開發煤炭清潔利用技術。傳統能源領域，集中在傳統化石能源清潔高效利用，大幅減少能源生產和使用過程中污染排放，對CO2封存利用，加強能源伴生資源綜合利用，構建清潔、循環的能源技術體系。

以煤為主的能源結構和以重化工業為主的產業結構，決定我國目前發展低碳能源技術的重點是煤炭的潔凈高效轉化利用和節能減排技術。

隨著技術的不斷創新與進步，新能源與可再生能源的經濟性和競爭力還將不斷提高，我們要把握好科技創新綠色低碳化方向，加快推進以價格市場化為核心的能源體制改革，分類推動產業創新、商業模式創新和制度創新，建立市場決定資源配置、供需形成價格的現代能源市場體系，形成有效競爭的市場機制，建立氣候與環境友好型的能源體制，為推動科技創新持續健康發展提供必要條件。

2.3 科技創新推動低碳能源的開發利用

新一輪能源革命將從工業文明的規模效益轉向信息時代以效益定規模的低碳綠色能源時代。

能源技術革命能有效提升低碳能源發展水平，推動能源供應體系的綠色低碳轉型發展，即傳統的高碳化石能源供應體系向低碳清潔能源供應體系轉變。能源技術革命推動低碳能源發展，即推動高能效、低能耗、低污染、低碳排放的能源的發展，包括可再生能源、核能和清潔煤。發展低碳經濟的重要途徑之一就是要改變現有的能源結構，加速從“碳基能源”向“低碳能源”和“氫基能源”轉變，加快能源結構調整和優化升級，以有利于低碳經濟的快速發展。

能源轉型的關鍵是加快清潔能源開發利用，走綠色低碳可持續的發展道路，科技創新總趨勢是更有效、更大規模使用清潔能源。在低碳經濟理念下，推動能源生產和利用方式變革，構建安全、穩定、經濟、清潔（低碳）的現代能源產業體系。

我國可再生能源將穩步、逐漸加速增長，新增可再生能源量可滿足新增經濟量對能源的需求。可再生領域重點發展更高效率、更低成本、更靈活的風能、太陽能利用技術。因地制宜發展生物質能、地熱能、海洋能利用技術；發展可再生能源及先進核能制氫技術、氫氣純化技術，開發氫氣儲運的關鍵材料及技術設備，實現大規模、低成本氫氣的制取、存儲、運輸、應用一體化。

從能源發展歷程看，通過技術創新降低可再生能源和其他新能源的成本，可為市場化價格機制的形成、為構建有效競爭的市場機制和市場體系創造有利環境。同時，充分發揮技術創新的動力源泉作用需要制度、政策、市場相互作用、協同演進。

科技創新降低新能源和可再生能源成本，提高其經濟性，帶動產業創新和商業模式創新，推進能源價格市場化改革。通過科技創新降低成本，提高新能源和可再生能源的經濟性，帶動產業創新和商業模式創新，從而為市場化價格機制的形成和構建有效競爭的市場結構和市場體系創造條件。能源技術革命是推進能源價格市場化改革的重要手段，因此，科技創新能推動低碳能源的開發利用。

“十三五”期間，我國能源科技的發展將以轉變能源發展方式為主線，圍繞“安全、高效、低碳”的要求，以增強自主創新能力為著力點，按照“提效優先”的原則規劃能源新技術的研發和應用，建立“重大技術研究、重大技術裝備、重大示范工程、技術創新平臺”四位一體的科技創新體系，并依照體系建設要求開展一系列卓有成效的工作，以顯著提高我國科技創新水平。

設立碳基金，推動碳交易，鼓勵低碳技術的研究和開發，用無限的科技潛力解決有限的資源環境約束，以滿足能源可持續發展和合理控制能源消費總量的要求。我們要致力于建立一個多元化、競爭有序、開放的現代低碳能源市場，實現低碳技術的商業化。

2.4 科技創新推動核能的開發利用

核能領域，積極推動先進核能技術發展，重點發展第三代和第四代核電、先進核燃料及循環利用、小型堆等技術，探索研發可控核聚變技術，研究釷元素發電、月球氦三的開發與應用技術。當前我們正進入第三代核電技術，三代核電領域關鍵技術長期以引進消化吸收為主，全世界三代的技術大部分都在中國建的。同時，我國目前已經開始建立四代技術，然后進入到商業化運行。這方面中國是最領先的一個國家。第五代核電技術就要進入核聚變，未來最終極的一個能源的供應方式很可能就是核聚變。可能在2050年、2060年，或者2070年就可以投入商業運行。到那時能源基本上是無窮盡的，因為進入核聚變的狀態就是完全能源的一種理想狀態，但是這種技術進步是要通過一代一代的核電技術往前走。到那時，中國核電技術的研究突破將帶來革命性的變化。

2.5 科技創新推動節能與科學用能的進步

科技創新與進步為促進能源消費轉型打下技術基礎，是抑制不合理能源消費、提高能效的重要手段，是形成節能型消費新模式的重要途徑。

我國是石油消費大國，同時又是石油利用效率低、不合理用油比較嚴重的國家。因此，要堅持高效利用能源、綜合利用能源，不斷提高能源利用效率和效益的原則。提高能源效率，即提高能源的開發和利用效率。能源開發利用要講究綜合效益原則。能源法立法和能源管理應該貫徹提高能源效率的原則，既考慮經濟活動的內部效率，也要考慮經濟活動的外部效率，努力實現整體效益、總體效益和最佳效益的統一、最大化和最優化。

節能領域，要大力發展提高能效與節能減排技術，創新清潔技術、綠色技術，在現代化工業節能技術、新型建筑節能技術、先進交通節能技術以及能源系統全局優化技術等方面有新的突破，以技術創新提高能效、推動節能降耗減排，催生新產品和新模式，提高用能設備設施的效率，形成節能低碳的產業體系。

能源消費與經濟發展具有密切的關系，建設科學合理的能源資源利用體系，建立“科學用能”機制，實施節能減排。“科學用能”是從能的梯級利用、清潔生產、資源再循環等基本科學原理出發，強調依靠科學技術節能和提高能源利用率，推進用能的合理性與高效性。“科學用能”主要包涵三個層面——科學使用能源、科學配置能源和科學管理能源，要提升能源產品綜合利用價值，保障國家能源安全、滿足未來能源需求。樹立科學發展觀，“科學用能”，這是保證能源持續供應、提高能源利用效率和降低污染排放的關鍵途徑，是建設資源節約型社會的重要保障。

我們必須依靠科技創新，不斷調整能源結構，逐步向可持續發展的能源體系過渡。對未來能源行業的發展，我國應轉變資源配置的戰略，制訂能源科技發展的戰略，明確方向、目標、重點，依靠科技創新，實現高碳能源的低碳發展。

智慧能源技術支撐能源效率提升目標的實現。只有依靠科技進步和創新，才能提高資源的利用效率，才能實現高碳能源的低碳發展、減少對環境的污染、破壞，才能在開發、研究新能源方面取得突破，才能在新一輪國際經濟競爭中取得戰略主動地位。

要建立和完善能源資源科學利用機制。建立和完善資源綜合利用機制，建立和發展能源合作社，實現能源梯級利用。要建立和健全科學而全行之有效的節能制度和科學用能的機制，實現節能減排。要大力推進資源節約集約利用，注重資源保護和合理開發。堅持開源與節流并重，把節約放在首位。在做好數量管控同時，加強質量管理和生態管護，防止過度開采。

隨著我國能源消耗總量的大幅增長，能源對經濟社會發展的制約日益突出，對人類賴以生存的自然環境的影響也越來越大。我國的能源生產量和消費量雖然已居世界前列，但在能源供給和利用方式、技術創新和體制建設方面與發達國家相比還存在諸多突出問題，因此，在傳統能源特別是化石能源的開發和利用過程中，加大勘探力度、提高能源利用效率、調整能源結構成為工作的重中之重。

未來我國能源發展必將從偏重保障供給為主，向科學調控能源生產和消費總量轉變；從資源依賴型發展模式，向科技創新驅動型發展模式轉變；從嚴重依賴煤炭資源，向綠色、多元、低碳化能源發展轉變；從各種能源品種獨立發展，向多種能源互補與系統的融合協調轉變；從生態環境保護滯后于能源發展，向生態環境保護和能源協調發展轉變；從過度依賴國內能源供應，向立足國內和加強國際合作轉變。

2.6 科技創新推動低碳經濟的發展

低碳經濟是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式。低碳經濟的實質是能源效率和清潔能源結構問題，旨在建立新的能源結構，降低能耗和減少污染物排放。低碳科技創新是發展低碳經濟動力之源。發展低碳經濟的實質是降低能源強度，提高能源效率，清潔能源結構，開發清潔能源，建立綠色GDP的發展模式，核心是能源技術和減排技術創新、產業結構和制度創新以及人們生存發展觀念的根本性轉變。低碳技術創新是發展低碳經濟的關鍵。低碳技術涉及電力、建筑、交通、石化、冶金等部門，是低碳經濟發展的支撐。低碳技術涉及煤的清潔高效利用、可再生能源及新能源、油氣資源和煤層氣的勘探開發、CO2捕獲與埋存等領域開發的有效控制溫室氣體排放的新技術。建設“低碳社會”是我國的發展目標，因此，發展低碳經濟是我們的必然選擇，低碳經濟是一種經濟的發展方式，它不僅僅會改變能源結構、產品結構，而且會更進一步改變人類的生產方式和消費方式。加快轉變能源發展方式，要用無限的科技潛力解決有限的能源和資源約束，“十三五”期間，應致力于轉變經濟發展方式，致力于發展低碳經濟，致力于節約資源、保護環境、減少排放和維護國家能源安全。

2.7 科技創新推動輸電與儲能技術的應用發展

儲能可對電力進行存儲，能有效解決電力在時間和空間上的不平衡。由于可再生能源發電的間隙性和易變性，對電網的正常運行和調度會有一定程度的沖擊，為了盡可能利用更多的可再生能源和提高電網運行的可靠性和效率，需要發展各種儲能技術。儲能技術的應用貫穿于電力系統發電、輸電、配電、用電的各個環節。儲能技術是未來科技創新的一個攻堅的難點。要推動大規模儲能和能源互聯網等重點領域有新的突破。隨著儲能電池技術的快速發展，未來5年能量密度有望提升到5倍以上，成本降低到目前的五分之一，屆時風電、太陽能發電將迎來新的發展期。我們要發揮電儲能技術優勢，建立促進新能源、再生能源消納的長效機制。

能源輸送與儲備領域，要創新面向電網調峰提效、區域供能應用的儲能技術，增強儲能調峰的靈活性和經濟性，掌握儲能技術各環節的關鍵核心技術，推進能源技術與信息技術的深度融合，加強整個能源系統的優化集成，構建一體化、智能化的能源技術體系，實現各種能源資源的優化配置。通過加強儲能和智能電網建設，發展分布式能源，推行節能低碳電力調度，以有利于建設清潔低碳、安全高效、綠色智能的現代能源體系。

2.8 科技創新推動能源裝備與能源材料的應用發展

能源裝備領域，要確定關鍵材料裝備支撐能源技術發展目標，促進新能源發電、電氣設備等領域的多項高端技術裝備的發展。推動先進能源裝備及關鍵材料等重點領域有新的突破。

重大能源專項對提升國家在能源相關領域的技術進步、解決國家面臨的重要能源問題發揮了突出作用。要圍繞能源技術發展目標提供關鍵材料裝備支撐，重點發展非常規油氣開采裝備、海上能源開發利用平臺、大型原油和液化天然氣船舶、核島關鍵設備、燃氣輪機、智能電網用輸變電及用戶端設備、大功率電力電子器件、大型壓縮機、特種用途的泵、閥等關鍵裝備，全面加強能源供給基礎設施建設的技術支持。

能源科技相關的新材料是未來科技創新的一個攻堅的難點。我國在燃氣輪機及高溫材料、海洋油氣勘探開發技術裝備等方面較落后。要根據重點能源技術需要，重點研發特種金屬功能材料、先進復合材料、高性能結構材料、特種無機非金屬材料、高溫超導材料、石墨烯等關鍵材料。

3 結語

中國必須在能源高科技領域占有一席之地。我們需有前瞻性思維，“勿臨渴而掘井”，必須努力制定推動能源科技創新和技術進步的法律政策，為形成可持續的能源資源體系，建設現代能源體系提供有力的法律制度支撐。我國要立足全球能源競爭的大格局，把握好能源綠色化、低碳化變革的大方向，準確把握能源互聯網與能源智能化、信息化及能源產業發展面臨的新形勢，順勢而為，搶抓機遇，彎道超車，推動能源科技與能源產業由大變強，努力實現從跟跑并跑到領跑轉變，贏得發展先機和主動權。到2020年，實現一批關鍵技術取得重大突破，科技創新體系初步形成；到2030年，建成與國情相適應的完善的科技創新體系，進入世界能源技術強國行列，為保障全球能源安全作出我們應有的貢獻。

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