我国能源科技发展思路
能源是国民经济和社会发展的不可缺少的生产要素和物质基础。当前我国正处在工业化过程中，能源科技的发展将强有力的支撑国家能源安全。我国已成为世界能源生产和消费大国，预测2020年中国一次能源的需求为29亿tce，有可能继续实现能源翻一番，GDP翻两番。根据我国资源情况及国内外形势，笔者提出“节能优先，以煤为主，保障安全，多元发展”的可持续发展能源战略。能源科技发展的思路主要包括：要坚决贯彻节能优先的方针，加强煤炭的清洁、高效开发与利用研究，加强以油气为主的能源安全保障体系研究，实施多元化科技发展战略。据此战略思路，最后笔者尝试性的提出能源科技方面重点研究方向。
能源是国民经济和社会发展的不可缺少的生产要素和物质基础。19世纪煤炭和蒸汽机火车引发了欧洲的工业革命；20世纪石油和内燃机汽车促成了美国的经济腾飞。当前我国经济增长，伴随着能源需求的急剧上升。我国正处在工业化过程中，能源科技的发展将强有力的支撑国家能源安全，保障以低成本全面建设小康社会。
1能源的现状、需求及能源科技与世界的差距
1.1能源生产和消费现状
我国已成为世界能源生产和消费大国，我国煤产量居世界第一位，发电量居世界第二位，石油产量居世界第五位；一次能源消费量居世界第二位，一次能源生产量居世界第二位。建国以来，国内能源消费快速增长。2003年，全国一次能源消费量为16.8亿tce，其中煤炭占67.1％，石油22.7％，天然气2.8％，可再生能源占7.3％。2004年我国发电装机容量4.41亿kW，发电量21870亿kWh，居世界第二位；总发电量中，水电发电量2280亿kWh，居世界第四位。工业化国家能源消费结构已经历了由早期以煤炭为主，转到目前以石油、天然气等优质能源为主的过程，而我国仍然以煤炭为主。我国煤炭在一次能源生产总量中的比例一直在70％–75％之间，虽然1999–2001年间略有下滑，但2003年又升至74％。
中国常规商品能源资源占世界总量的10.7％，水能资源居世界第1位，煤居第3位，石油第12位，天然气第22位。但由于我国人口众多，人均能源可采储量远低于世界平均水平，2004年人均石油可采储量只有2.6t，人均天然气可采储量1074m3，人均煤炭可采储量90t，分别为世界平均值的11.1％、4.3％和55.4％。
1.2低成本全面建设小康社会的能源需求分析
本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期，到2020年中国实现经济翻两番。根据国际经验，这一时期是实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间经历了人均能源、资源消费量增长较快(尤其在人均GDP在3000美元左右)和能源、资源结构快速变化的过程。
如采取正确的能源战略、相关的政策措施和积极推动科技进步，努力调整产业结构，未来20年中国的能源需求将有可能保持相对较低的增长速度。到2020年中国一次能源的需求均值为29亿tce，是2000年的2.2倍。这就意味着中国还有可能继续实现能源翻一番，GDP翻两番。
根据专家预测，2020年石油需求量4.5亿t，国内可供量1.8-2.0亿t，届时石油的对外依存度将超过60％，石油供应安全凸现。2020年天然气需求总量要达到2100亿m3，进口量为900亿m3，进口依存度为44％左右。大规模长距离天然气输送管道和液化天然气海上输送安全不可轻视。2020年中国9亿kW超大容量的全国联网，电网调度和稳定运行是重大问题。我国煤炭资源虽然丰富，但精查储量少，可供建井储量不足，2020年前至少要新增产能7-10亿t，处理不好，会重新出现煤炭供应紧张。
随着人民生活水平的提高；和消费结构的升级，能源的需求结构将发生重要变化，尤其是交通部门、建筑物的能源需求增长率将高于同期全社会和工业部门的增长速度，为此，必须高度重视这些快速增长的用能部门的能源供应和能效提高。
1.3世界能源科技发展趋势及我国与世界的差距
未来20年世界范围内化石燃料仍占世界一次能源消费的80％，其中以油气优质燃料为主导，一次能源转换成电能的比重不断提高。综合专家观点和各种文献分析，世界能源科技发展趋势主要表现为以下六个方面：(1)化石燃料的高效开发、清洁利用；(2)可再生能源飞速发展；(3)核能出现复苏迹象；(4)CO2近零排放的煤炭利用的新方向；(5)氢能作为未来清洁能源开始引起注意；(6)电网安全和可靠保障引起重视
我国能源开发和利用技术已具备一定基础，并形成了相当规模的产业。但是我国主体能源技术落后：煤炭、石油、电力先进的大型技术装备仍依靠引进，国内技术研究开发和制造能力严重落后需求；我国至今尚不具备设计制造大型燃气轮机的能力；没有掌握设计大容量、高效率气化炉的技术；尚没有一座煤气化联合循环电站；在煤炭液化的工程放大、反应器技术方面与国外相比存在差距；高压直流输电和可控串补等一些电网发展所必须的重要设备尚不能独立制造。
我国在基础研究、重点基础研究(973)、国家高技术计划(863)、国家攻关计划等不同层次对能源科技研究与发展进行了部署。但是，与国际能源科技先进水平相比，我国还存在重大差距，主要表现为：(1)能源科研基础设施薄弱；(2)系统化、工程化、产业化水平低，难以形成产业链；(3)创新能力不足，难以形成创新价值链。
2能源战略发展思路及能源科技发展目标
我国人均占有资源不足，随着经济快速增长，面临着能源、资源供需矛盾突出、利用效率低下和环境污染严重三大矛盾。为了经济持续发展、社会全面进步、资源合理利用、环境不断改善，必须走新型工业化道路，建立资源节约型社会、实施可持续发展战略。
根据我国资源情况及国内外形势，笔者提出“节能优先，以煤为主，保障安全，多元发展”的可持续发展能源战略，力争实现GDP翻两番、能源翻一番的战略目标。
为实现上述目标，提出如下能源科技发展思路。
2.1要坚决贯彻节能优先的方针
节能要依靠产业结构调整和产品升级，提高能源利用效益，还要依靠科学技术进步，强化节能和提高能效。工业部门能耗对能源总需求起着支配性作用、建筑和交通用能将成为能源需求增长的主要因素，要把工业、建筑和交通作为节能和提高能效的重点。大力开展节能共性关键技术的研发与应用推广，并将节能与环保结合起来，提供系统解决方案。
2.2加强煤炭的清洁、高效开发与利用研究
我国资源特点决定了以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变。必须依靠科技进步，提高煤炭资源的勘探力度和生产的集中度，扩大新增煤炭产量；发展大容量高效低污染煤炭直接燃料发电技术；从长远看，要把发展以煤气化为基础的多联产技术作为战略选择，力争走出一条具有中国特色的清洁、高效的开发与利用道路。
2.3加强以油气为主的能源安全保障体系研究
能源安全是关系国家安全的重要战略问题，能源安全主要是石油安全问题。要采取综合对策建立石油安全保障体系，包括：加强勘探开发、战略储备、备用产能、替代能源、预警机制等。要通过科技进步，加强国内油气资源勘探和开发，发展节油和油气替代技术，开发利用燃料电池汽车等。此外，电网安全是国家能源安全的重要方面，必须加强电力输配及电网运行安全技术的研究。
2.4实施多元化科技发展战略
核能是可以大规模替代化石燃料的清洁能源，是实现我国能源供应多元化的重要组成部分。我国应加速发展核能，力争在2020年使核能装机容量达l4000万kW，在2030年以后使核电占我国总发电量的比例达到目前世界16％的平均水平，实现成为“核电大国”的目标。核电发展要采用先进核电技术，通过自主研究开发与引进国外先进核电技术，掌握第三代先进压水堆，以此作为我国核电发展的主力堆型。同时，研究开发以提高核电站的安全性和经济性、核废物最少化为主要目标的第四代核能技术。
可再生能源和新能源是我国能源多元化发展战略的重要组成部分。以降低成本、提高能效、因地制宜、多样化利用为发展思路，重点发展生物质能发电和转化技术，风力发电技术，太阳能光电和光热利用技术等。氢能是国际上新一代能源研究的热点，应开展氢能的制备和储运技术，以及氢燃料电池技术的研究。它是我国有可能实现能源技术跨越式发展的重要领域。
3重点研究方向及建议
根据以上战略思路，能源科技方面，笔者尝试性的提出重点研究方向。
3.1节能和能源效率的提高
实施节能优先，科技为本，政府引导，市场推动的发展战略，大力推行提高能源利用效率和资源综合利用技术，对能源生产、输送、加工、转换和利用的全过程实行节能管理。使主要产品能耗达到国际先进水平。为实现能源翻一番保经济翻两番，建设节能型社会和可持续发展目标提供技术支持。
在2010年前，坚持自主开发与技术引进相结合的路线，首选!能耗大且节能潜力大的工业、建筑和交通等主要耗能领域，大力；推广现有成熟、先进的节能技术，解决节能设备和产品的经济实用、高可靠性、大批量生产的工艺和技术问题，实现跨越式发展，通过大规模应用达到普遍的节能；2010年后，大力发展节能高新技术，在新型能源使用及转换技术、可再生能源技术、高效节能技术及产品等方面取得突破，大幅度挖掘节煤、节油和节电潜力。
主要任务有：
(1)高耗能产业的节能降耗新工艺、关键技术及设备。大容量、高参数、高效率的常规燃煤机组，高效输配电系统，联合循环发电和热电联产等能源梯级利用技术，连铸连轧工艺和余热回收、工业窑炉高效燃烧等技术。
(2)建筑节能技术。开发和推广新型建材和建筑节能综合技术，包括高效节能建筑新材料、外墙外保温技术、高效保温门窗和热反射保温隔热技术、先进冷暖空调系统及设备等。采用地源热泵技术、被动式太阳房技术的生态建筑。
(3)交通节能新技术。推广节油新技术，发展先进节能内燃机技术(动力的柴油机化、新型燃烧系统和电子控制技术)、混合动力、车身轻量化技术(轻质材料、优化设计)。
(4)电力电子技术和调速电机节能技术。研发高电压大容量变流元件、装置、技术和新型电机驱动系统，为电机节能和电力系统节能提供关键技术和装备，开发和推广高效照明新光源和家用电器节能。
(5)高效热交换器和热系统的节能技术。开发多纵向涡强化技术，流体诱导振动技术，膜分离强化技术等能量传递强化技术。研究开发高效热交换器，膜分离器，节能新风空调系统等高能效通用换能器。高效制冷压缩机、高效加热等。
(6)资源的综合利用。发展和推广能源的综合利用技术，废物回收利用技术，用能需求侧管理与过程优化控制技术。
(7)制定和贯彻节能标准，建设节能信息监测系统。
3.2煤的经济、高效、清洁开发利用技术
煤炭是我国主要的能源资源，也是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的基础。
在煤炭开发方面，一方面面临可供建井的资源精查储量不足；另一方面，也面临着生产水平低、安全性差、产能不足而无法保证供给的风险。因此，必须依靠科技，实施高精度勘探和合理高效、与环境友好的开发战略。
在煤炭利用方面，主要矛盾在于：总量大而利用效率低；污染严重，无法满足可持续发展要求。必须发展大容量、高效、低污染的煤炭燃烧新技术，同时，必须部署和重点研究以煤气化为基础的多联产技术。
具体的可以分为以下六个方面：
(1)深部地层煤炭资源开发技术。我国埋藏深度在1000–2000m的煤炭储量约占总储量的53.2％，目前我国已有多处矿井深度达到1000m，因此，解决好深井建设和开采安全将是深部矿井有效开采的关键。应加强深部聚煤盆地成煤理论、煤田构造规律研究，开发快速、经济的煤炭资源高精度勘探技术，保障资源总量和可供建井、开采的精查储量的勘探；研究开发深厚冲积层千米深井建设特殊施工技术，确保大型矿井和煤炭基地开发建设；研究开发适应深部严酷环境条件的煤炭高效安全开采工艺技术。
(2)大型矿井煤炭高效开采和洗选加工技术及配套装备。研究开发具有机电一体化、自动化性能的高能力综合机械化采煤技术装备、煤矿快速掘进与支护技术装备、具有自动化控制的提升和运输装备，以满足大型矿井高产高效生产发展的需求；设计研制大型选煤厂自动化洗选成套设备及生产过程自动化控制系统；开发难选煤、高硫煤选煤设备；开发煤炭井工开采自动化技术和全矿区信息网络监测监控及调度管理技术。
(3)煤炭资源环境友好开采技术。研究开发低渗透率的煤层气开采技术，研制钻井完井、采气和集气处理等关键技术装备；探索煤层开采引起的岩层及地表移动规律，研究可控损害的采煤技术和工艺，提高资源回收率；开发矿井水资源化处理技术和煤矸石综合利用技术，实现煤炭资源开发与环境友好协调发展。
(4)高效洁净火力发电技术。超临界和先进超临界机组、大型循环流化床锅炉、大型空冷机组的设计、制造、成套技术；烟气污染控制技术；火电机组先进控制、故障诊断、计算机仿真技术。
(5)燃气轮机及联合循环技术。通过消化吸收引进技术，在2015年左右自行研发有自主知识产权的先进重型燃气轮机，具备自主设计能力；开展整体煤气化联合循环发电(IGCC)示范；发展分布式供能系统。
(6)中国新一代洁净煤技术综合发展计划(Poly Gen Program)。该计划是全面带动我国洁净煤利用的关键技术，形成具有自主知识产权和核心创新能力的基础技术体系，走出一条具有中国特色煤炭清洁、高效开发与利用的道路。具体内容包括研究和开发大规模煤气化技术，分离和净化技术，先进燃气轮机技术，煤炭合成油、醇、醚、氢技术，多联产工厂设计和集成技术，多联产工厂虚拟仿真技术等，并在2020年前建成若干个大规模的以煤气化为基础的多联产示范工程，为以后的大规模推广奠定基础。
3.3保障油气供应安全，加强石油天然气勘探开发技术
我国石油需求将大幅上升，而产量增长缓慢，对外依存度日益增大，需要开发油气勘探新技术，发现更多的油气资源储备，为保障石油安全提供支撑。主要有以下三项：
(1)实施科学探索井工程，用新理论新技术探索油气的新领域。国内石油资源整体探明程度低，尚有一定潜力。新区新领域的展开是石油工业发展和储量增长的关键。中国石油工业的不断发展和油气储量的增长，每个时期都是同新区新领域的战略展开分不开的，没有新区新领域的展开就不会有新的含油气区带的发现，这样就会失去新的战略接替区和新的勘探目标，勘探工作的发展就会停滞不前。科学探索井是通过地质综合研究和物探技术攻关确定有利的有可能获得战略性突破的地区，并对该区作出综合评价，将综合研究、地质理论创新、科技攻关、科学探索突破和远景评价等作为一体化的系统工程，经过钻井、录井、测井、测试等最新技术的应用和多工种协同作战，有科学依据地开展风险探索，以发现大型油气田为目标，理论与实践相结合，不断推动新领域的发现和发展，促进储量的增长，进而加速石油工业的发展。90年代，这一工程的实施发现了陕北气田和吐哈油田，从理论和技术上大大促进了勘探进程，有必要继续坚持。
(2)油田开发技术。经过四、五十年的开发历程，大庆、胜利、辽河等油区的主要注水老油田，都已进入了开发后期，其综合含水已达到80％以上，有的甚至高达90％，以致开采成本增加，产量下降，包括大庆油田在内的已开发油田已面临产量总递减的形势。另一方面，虽然经过多方努力采取各种强化的增产挖潜措施，依靠注水这种技术其石油最终采收率也只能达到33.4％，单纯依靠注水开发这项技术已难以满足石油工业发展的需要，必须尽快研究各种提高石油采收率的高新技术，并将其产业化，以提高已探明储量的资源利用率。
(3)非常规油气资源的勘探开发技术，及油砂、油页岩等远景资源利用的技术储备。
3.4先进核能技术
我国核电发展技术路线是通过自主研究开发与引进国外先进核能技术，掌握第三代先进压水堆，以此作为我国核电发展主力堆型。同时组织力量通过自主创新，研究与开发以提高核电站的安全性、经济性、核废物最少化为主要目标的第四代核能技术。
主要任务有：
(1)第三代先进压水堆核电技术。通过自主研究开发与引进吸收国外先进核能技术，设计安全、经济、环保型的第三代核电机组，形成系列化、标准化，在“十一五”期间，建设一套当时最先进的百万千瓦级压水堆示范核电机组。
(2)新一代先进水堆核电技术。研究开发一体化压水堆和超临界水堆核电技术。力争在2020年左右建成工业规模的一体化原型压水堆核电站。
(3)超高温气冷堆核电技术。超高温气冷堆采用模块化技术，用于核能发电和制氢。2010年前建成一座十万千瓦级高温气冷堆示范性电站。开展高温气冷堆制氢堆外实验回路研究，以及反应堆和制氢装置耦合技术研究，2010年前建成与10MW高温气冷实验堆相耦合的制氢装置。
(4)快中子增殖堆的核电技术。利用试验快堆进行钠设备考验，MOX混合燃料研制、锕系核素和长寿命裂变产物嬗变研究。开展原型快堆核电站关键技术和工程设计研究，争取在2020年前建成原型快堆核电站。
(5)先进的核燃料循环技术。开展与PUREX流程合理衔接的高放废液分离技术研究，进行高放废液分离扩大热试验，研发新的全分离后处理流程。在2010年建设中试厂。
3.5先进可靠的电力输配系统
为实现“西电东送、全国联网”的电力系统发展目标提供必要的技术保证，支持建成先进可靠的国家电力输配系统，满足各种电源电力输出和用户对电力供应优质、低价的需要。
研究采用当今国内外先进技术和设备，解决电力输配系统发展和运行中的重大关键性技术问题，通过试验或示范工程加以推广应用；加强前瞻性技术的研究和开发，并组织联合攻关，提升科技创新能力和国际竞争力，为持续发展奠定基础。
到2020年时，使我国输配电技术总体达到国际先进水平，其中电力系统调度自动化、控制保护、仿真分析等技术达到国际领先水平。
(1)超大容量远距离输电技术。研究开发：±600kV-±750kV高压直流输电技术，提高交流500kV线路输电能力的综合技术，交流500kV以上等级高电压输电技术，大容量和新一代电力电子技术在电力系统中的应用，超导输电技术，新型合成材料在输电工程中的应用等，通过试验或示范工程予以实现，以满足我国西电东送1亿kW的要求。
(2)超大规模互联电网安全保障和防御体系。研究开发：防止大电力系统稳定破坏和连锁性故障发生的技术，基于广域相量测量技术的大电网监控系统，大规模电网互联的仿真分析技术和手段，电网调度自动化、控制保护、通信信息系统技术等，为建立国家级电网安全保障和防御体系提供理论基础和关键技术，以保障大规模互联电网的安全稳定运行，提高电力供应的可靠性，满足电力资源的优化配置、电网运行的经济性和电力市场等要求。
3.6可再生能源规模化利用技术
以降低成本、提高效率、因地制宜、多样化利用为发展思路，研究开发可再生能源规模化利用技术，重点突破可再生能源发电技术、生物质液体燃料转化技术和太阳能建筑一体化技术，对我国多元化能源结构和社会可持续发展发挥重要作用，尤其对保障农村经济发展和解决边远地区供电具有重要意义。力争到2020年，可再生能源发电的装机总容量达到1.16亿kW，其中小水电8000万kW、风电：2000万kW、生物质发电1500万kW，光伏发电100万kW。另外，用可再生能源生产液体燃料1500万t。
(1)大型风力发电技术。开发兆瓦级变桨距变转速风电机组技术，以及双馈异步和低速同步；(无齿轮箱)发电机两种类型风!电机组技术。研究海上风电机组；基础结构，耐腐蚀性能，海上输电系统。开展海上风电场示范。
(2)生物质发电和液体燃；料转化技术。研发生物质热解气化，纤维素类原料制燃料乙醇，生物质直接或间接液化合成醇、醚、油，植物油改性燃料油，生物质制氢，以及城市垃圾综合利；用等技术。
(3)生物质综合利用系统。研发能源作物种植、高效气化发电系统和液体燃料转化系统一体化工程。关键技术有：能源植物种植及生态环境安全，生物质／煤混合发电，低热值燃气燃烧技术和发电设备。
(4)高性价比太阳能电池。薄膜式、叠层式和其它新式太阳电池。电池材料的国产化和新颖电池材料。先进制造工艺。制造和测试设备的国产化。
(5)太阳能综合利用技术。太阳能建筑一体化。空间光伏发电，太阳能热发电，大型并网发电安全技术。太阳能制氢。
(6)可再生能源技术的拓展。小水电机组新技术和电站自动化系统。海洋能独立发电与制淡水系统。太阳能与半导体照明。新一代地热利用技术。
3.7氢能与燃料电池
21世纪，以氢能和燃料电池为基础的氢能经济有望成为人类可持续发展的理想选择。面向本世纪中叶将实现氢能经济的远景，2020年之前将以技术的全面突破和产业的重点发展为目标，分阶段推进我国氢能和燃料电池技术发展进程。
2008年前，以PEM燃料电池及其车用动力系统为主攻方向，通过技术研发与商业化示范考核，建立技术平台，形成主流技术；2015，形成氢能燃料电池动力系统的成熟、成套技术，在主要应用领域具备与传统技术的商业竞争力；2020年，实现若干重点城市和多个重点领域大规模化商业应用，并实现新一代制氢、储氢技术的商业示范。
主要任务有：
(1)制氢、储氢技术。发展小型高效天然气制氢；发展大规模煤气化制氢技术；研究核能和可再生能源制氢技术；开展轻质超高压储氢瓶、新型高容量金属氢化物、碳纳米管等储氢技术的基础研究和技术开发；实施重点城市供氢网系统示范工程。
(2)燃料电池技术。开展新型电催化剂、电解质膜等重要材料以及电极、双极板等关键部件的基础研究和工程开发；发展燃料电池堆、燃料电池辅助装置、燃料电池发动机等系统集成技术及其产业化体系。
(3)氢能燃料电池动力系统技术。研发应用于交通、电力、通讯和国防等领域的氢能燃料电池系统。
(4)国家氢能技术标准体系。
1能源的现状、需求及能源科技与世界的差距
1.1能源生产和消费现状
我国已成为世界能源生产和消费大国，我国煤产量居世界第一位，发电量居世界第二位，石油产量居世界第五位；一次能源消费量居世界第二位，一次能源生产量居世界第二位。建国以来，国内能源消费快速增长。2003年，全国一次能源消费量为16.8亿tce，其中煤炭占67.1％，石油22.7％，天然气2.8％，可再生能源占7.3％。2004年我国发电装机容量4.41亿kW，发电量21870亿kWh，居世界第二位；总发电量中，水电发电量2280亿kWh，居世界第四位。工业化国家能源消费结构已经历了由早期以煤炭为主，转到目前以石油、天然气等优质能源为主的过程，而我国仍然以煤炭为主。我国煤炭在一次能源生产总量中的比例一直在70％–75％之间，虽然1999–2001年间略有下滑，但2003年又升至74％。
中国常规商品能源资源占世界总量的10.7％，水能资源居世界第1位，煤居第3位，石油第12位，天然气第22位。但由于我国人口众多，人均能源可采储量远低于世界平均水平，2004年人均石油可采储量只有2.6t，人均天然气可采储量1074m3，人均煤炭可采储量90t，分别为世界平均值的11.1％、4.3％和55.4％。
1.2低成本全面建设小康社会的能源需求分析
本世纪的头20年是中国经济社会发展的重要战略机遇期，到2020年中国实现经济翻两番。根据国际经验，这一时期是实现工业化的关键时期。大部分发达国家在此期间经历了人均能源、资源消费量增长较快(尤其在人均GDP在3000美元左右)和能源、资源结构快速变化的过程。
如采取正确的能源战略、相关的政策措施和积极推动科技进步，努力调整产业结构，未来20年中国的能源需求将有可能保持相对较低的增长速度。到2020年中国一次能源的需求均值为29亿tce，是2000年的2.2倍。这就意味着中国还有可能继续实现能源翻一番，GDP翻两番。
根据专家预测，2020年石油需求量4.5亿t，国内可供量1.8-2.0亿t，届时石油的对外依存度将超过60％，石油供应安全凸现。2020年天然气需求总量要达到2100亿m3，进口量为900亿m3，进口依存度为44％左右。大规模长距离天然气输送管道和液化天然气海上输送安全不可轻视。2020年中国9亿kW超大容量的全国联网，电网调度和稳定运行是重大问题。我国煤炭资源虽然丰富，但精查储量少，可供建井储量不足，2020年前至少要新增产能7-10亿t，处理不好，会重新出现煤炭供应紧张。
随着人民生活水平的提高；和消费结构的升级，能源的需求结构将发生重要变化，尤其是交通部门、建筑物的能源需求增长率将高于同期全社会和工业部门的增长速度，为此，必须高度重视这些快速增长的用能部门的能源供应和能效提高。
1.3世界能源科技发展趋势及我国与世界的差距
未来20年世界范围内化石燃料仍占世界一次能源消费的80％，其中以油气优质燃料为主导，一次能源转换成电能的比重不断提高。综合专家观点和各种文献分析，世界能源科技发展趋势主要表现为以下六个方面：(1)化石燃料的高效开发、清洁利用；(2)可再生能源飞速发展；(3)核能出现复苏迹象；(4)CO2近零排放的煤炭利用的新方向；(5)氢能作为未来清洁能源开始引起注意；(6)电网安全和可靠保障引起重视
我国能源开发和利用技术已具备一定基础，并形成了相当规模的产业。但是我国主体能源技术落后：煤炭、石油、电力先进的大型技术装备仍依靠引进，国内技术研究开发和制造能力严重落后需求；我国至今尚不具备设计制造大型燃气轮机的能力；没有掌握设计大容量、高效率气化炉的技术；尚没有一座煤气化联合循环电站；在煤炭液化的工程放大、反应器技术方面与国外相比存在差距；高压直流输电和可控串补等一些电网发展所必须的重要设备尚不能独立制造。
我国在基础研究、重点基础研究(973)、国家高技术计划(863)、国家攻关计划等不同层次对能源科技研究与发展进行了部署。但是，与国际能源科技先进水平相比，我国还存在重大差距，主要表现为：(1)能源科研基础设施薄弱；(2)系统化、工程化、产业化水平低，难以形成产业链；(3)创新能力不足，难以形成创新价值链。
2能源战略发展思路及能源科技发展目标
我国人均占有资源不足，随着经济快速增长，面临着能源、资源供需矛盾突出、利用效率低下和环境污染严重三大矛盾。为了经济持续发展、社会全面进步、资源合理利用、环境不断改善，必须走新型工业化道路，建立资源节约型社会、实施可持续发展战略。
根据我国资源情况及国内外形势，笔者提出“节能优先，以煤为主，保障安全，多元发展”的可持续发展能源战略，力争实现GDP翻两番、能源翻一番的战略目标。
为实现上述目标，提出如下能源科技发展思路。
2.1要坚决贯彻节能优先的方针
节能要依靠产业结构调整和产品升级，提高能源利用效益，还要依靠科学技术进步，强化节能和提高能效。工业部门能耗对能源总需求起着支配性作用、建筑和交通用能将成为能源需求增长的主要因素，要把工业、建筑和交通作为节能和提高能效的重点。大力开展节能共性关键技术的研发与应用推广，并将节能与环保结合起来，提供系统解决方案。
2.2加强煤炭的清洁、高效开发与利用研究
我国资源特点决定了以煤为主的能源结构在相当长时间内不会改变。必须依靠科技进步，提高煤炭资源的勘探力度和生产的集中度，扩大新增煤炭产量；发展大容量高效低污染煤炭直接燃料发电技术；从长远看，要把发展以煤气化为基础的多联产技术作为战略选择，力争走出一条具有中国特色的清洁、高效的开发与利用道路。
2.3加强以油气为主的能源安全保障体系研究
能源安全是关系国家安全的重要战略问题，能源安全主要是石油安全问题。要采取综合对策建立石油安全保障体系，包括：加强勘探开发、战略储备、备用产能、替代能源、预警机制等。要通过科技进步，加强国内油气资源勘探和开发，发展节油和油气替代技术，开发利用燃料电池汽车等。此外，电网安全是国家能源安全的重要方面，必须加强电力输配及电网运行安全技术的研究。
2.4实施多元化科技发展战略
核能是可以大规模替代化石燃料的清洁能源，是实现我国能源供应多元化的重要组成部分。我国应加速发展核能，力争在2020年使核能装机容量达l4000万kW，在2030年以后使核电占我国总发电量的比例达到目前世界16％的平均水平，实现成为“核电大国”的目标。核电发展要采用先进核电技术，通过自主研究开发与引进国外先进核电技术，掌握第三代先进压水堆，以此作为我国核电发展的主力堆型。同时，研究开发以提高核电站的安全性和经济性、核废物最少化为主要目标的第四代核能技术。
可再生能源和新能源是我国能源多元化发展战略的重要组成部分。以降低成本、提高能效、因地制宜、多样化利用为发展思路，重点发展生物质能发电和转化技术，风力发电技术，太阳能光电和光热利用技术等。氢能是国际上新一代能源研究的热点，应开展氢能的制备和储运技术，以及氢燃料电池技术的研究。它是我国有可能实现能源技术跨越式发展的重要领域。
3重点研究方向及建议
根据以上战略思路，能源科技方面，笔者尝试性的提出重点研究方向。
3.1节能和能源效率的提高
实施节能优先，科技为本，政府引导，市场推动的发展战略，大力推行提高能源利用效率和资源综合利用技术，对能源生产、输送、加工、转换和利用的全过程实行节能管理。使主要产品能耗达到国际先进水平。为实现能源翻一番保经济翻两番，建设节能型社会和可持续发展目标提供技术支持。
在2010年前，坚持自主开发与技术引进相结合的路线，首选!能耗大且节能潜力大的工业、建筑和交通等主要耗能领域，大力；推广现有成熟、先进的节能技术，解决节能设备和产品的经济实用、高可靠性、大批量生产的工艺和技术问题，实现跨越式发展，通过大规模应用达到普遍的节能；2010年后，大力发展节能高新技术，在新型能源使用及转换技术、可再生能源技术、高效节能技术及产品等方面取得突破，大幅度挖掘节煤、节油和节电潜力。
主要任务有：
(1)高耗能产业的节能降耗新工艺、关键技术及设备。大容量、高参数、高效率的常规燃煤机组，高效输配电系统，联合循环发电和热电联产等能源梯级利用技术，连铸连轧工艺和余热回收、工业窑炉高效燃烧等技术。
(2)建筑节能技术。开发和推广新型建材和建筑节能综合技术，包括高效节能建筑新材料、外墙外保温技术、高效保温门窗和热反射保温隔热技术、先进冷暖空调系统及设备等。采用地源热泵技术、被动式太阳房技术的生态建筑。
(3)交通节能新技术。推广节油新技术，发展先进节能内燃机技术(动力的柴油机化、新型燃烧系统和电子控制技术)、混合动力、车身轻量化技术(轻质材料、优化设计)。
(4)电力电子技术和调速电机节能技术。研发高电压大容量变流元件、装置、技术和新型电机驱动系统，为电机节能和电力系统节能提供关键技术和装备，开发和推广高效照明新光源和家用电器节能。
(5)高效热交换器和热系统的节能技术。开发多纵向涡强化技术，流体诱导振动技术，膜分离强化技术等能量传递强化技术。研究开发高效热交换器，膜分离器，节能新风空调系统等高能效通用换能器。高效制冷压缩机、高效加热等。
(6)资源的综合利用。发展和推广能源的综合利用技术，废物回收利用技术，用能需求侧管理与过程优化控制技术。
(7)制定和贯彻节能标准，建设节能信息监测系统。
3.2煤的经济、高效、清洁开发利用技术
煤炭是我国主要的能源资源，也是保证我国能源稳定可靠供应以及可持续发展的基础。
在煤炭开发方面，一方面面临可供建井的资源精查储量不足；另一方面，也面临着生产水平低、安全性差、产能不足而无法保证供给的风险。因此，必须依靠科技，实施高精度勘探和合理高效、与环境友好的开发战略。
在煤炭利用方面，主要矛盾在于：总量大而利用效率低；污染严重，无法满足可持续发展要求。必须发展大容量、高效、低污染的煤炭燃烧新技术，同时，必须部署和重点研究以煤气化为基础的多联产技术。
具体的可以分为以下六个方面：
(1)深部地层煤炭资源开发技术。我国埋藏深度在1000–2000m的煤炭储量约占总储量的53.2％，目前我国已有多处矿井深度达到1000m，因此，解决好深井建设和开采安全将是深部矿井有效开采的关键。应加强深部聚煤盆地成煤理论、煤田构造规律研究，开发快速、经济的煤炭资源高精度勘探技术，保障资源总量和可供建井、开采的精查储量的勘探；研究开发深厚冲积层千米深井建设特殊施工技术，确保大型矿井和煤炭基地开发建设；研究开发适应深部严酷环境条件的煤炭高效安全开采工艺技术。
(2)大型矿井煤炭高效开采和洗选加工技术及配套装备。研究开发具有机电一体化、自动化性能的高能力综合机械化采煤技术装备、煤矿快速掘进与支护技术装备、具有自动化控制的提升和运输装备，以满足大型矿井高产高效生产发展的需求；设计研制大型选煤厂自动化洗选成套设备及生产过程自动化控制系统；开发难选煤、高硫煤选煤设备；开发煤炭井工开采自动化技术和全矿区信息网络监测监控及调度管理技术。
(3)煤炭资源环境友好开采技术。研究开发低渗透率的煤层气开采技术，研制钻井完井、采气和集气处理等关键技术装备；探索煤层开采引起的岩层及地表移动规律，研究可控损害的采煤技术和工艺，提高资源回收率；开发矿井水资源化处理技术和煤矸石综合利用技术，实现煤炭资源开发与环境友好协调发展。
(4)高效洁净火力发电技术。超临界和先进超临界机组、大型循环流化床锅炉、大型空冷机组的设计、制造、成套技术；烟气污染控制技术；火电机组先进控制、故障诊断、计算机仿真技术。
(5)燃气轮机及联合循环技术。通过消化吸收引进技术，在2015年左右自行研发有自主知识产权的先进重型燃气轮机，具备自主设计能力；开展整体煤气化联合循环发电(IGCC)示范；发展分布式供能系统。
(6)中国新一代洁净煤技术综合发展计划(Poly Gen Program)。该计划是全面带动我国洁净煤利用的关键技术，形成具有自主知识产权和核心创新能力的基础技术体系，走出一条具有中国特色煤炭清洁、高效开发与利用的道路。具体内容包括研究和开发大规模煤气化技术，分离和净化技术，先进燃气轮机技术，煤炭合成油、醇、醚、氢技术，多联产工厂设计和集成技术，多联产工厂虚拟仿真技术等，并在2020年前建成若干个大规模的以煤气化为基础的多联产示范工程，为以后的大规模推广奠定基础。
3.3保障油气供应安全，加强石油天然气勘探开发技术
我国石油需求将大幅上升，而产量增长缓慢，对外依存度日益增大，需要开发油气勘探新技术，发现更多的油气资源储备，为保障石油安全提供支撑。主要有以下三项：
(1)实施科学探索井工程，用新理论新技术探索油气的新领域。国内石油资源整体探明程度低，尚有一定潜力。新区新领域的展开是石油工业发展和储量增长的关键。中国石油工业的不断发展和油气储量的增长，每个时期都是同新区新领域的战略展开分不开的，没有新区新领域的展开就不会有新的含油气区带的发现，这样就会失去新的战略接替区和新的勘探目标，勘探工作的发展就会停滞不前。科学探索井是通过地质综合研究和物探技术攻关确定有利的有可能获得战略性突破的地区，并对该区作出综合评价，将综合研究、地质理论创新、科技攻关、科学探索突破和远景评价等作为一体化的系统工程，经过钻井、录井、测井、测试等最新技术的应用和多工种协同作战，有科学依据地开展风险探索，以发现大型油气田为目标，理论与实践相结合，不断推动新领域的发现和发展，促进储量的增长，进而加速石油工业的发展。90年代，这一工程的实施发现了陕北气田和吐哈油田，从理论和技术上大大促进了勘探进程，有必要继续坚持。
(2)油田开发技术。经过四、五十年的开发历程，大庆、胜利、辽河等油区的主要注水老油田，都已进入了开发后期，其综合含水已达到80％以上，有的甚至高达90％，以致开采成本增加，产量下降，包括大庆油田在内的已开发油田已面临产量总递减的形势。另一方面，虽然经过多方努力采取各种强化的增产挖潜措施，依靠注水这种技术其石油最终采收率也只能达到33.4％，单纯依靠注水开发这项技术已难以满足石油工业发展的需要，必须尽快研究各种提高石油采收率的高新技术，并将其产业化，以提高已探明储量的资源利用率。
(3)非常规油气资源的勘探开发技术，及油砂、油页岩等远景资源利用的技术储备。
3.4先进核能技术
我国核电发展技术路线是通过自主研究开发与引进国外先进核能技术，掌握第三代先进压水堆，以此作为我国核电发展主力堆型。同时组织力量通过自主创新，研究与开发以提高核电站的安全性、经济性、核废物最少化为主要目标的第四代核能技术。
主要任务有：
(1)第三代先进压水堆核电技术。通过自主研究开发与引进吸收国外先进核能技术，设计安全、经济、环保型的第三代核电机组，形成系列化、标准化，在“十一五”期间，建设一套当时最先进的百万千瓦级压水堆示范核电机组。
(2)新一代先进水堆核电技术。研究开发一体化压水堆和超临界水堆核电技术。力争在2020年左右建成工业规模的一体化原型压水堆核电站。
(3)超高温气冷堆核电技术。超高温气冷堆采用模块化技术，用于核能发电和制氢。2010年前建成一座十万千瓦级高温气冷堆示范性电站。开展高温气冷堆制氢堆外实验回路研究，以及反应堆和制氢装置耦合技术研究，2010年前建成与10MW高温气冷实验堆相耦合的制氢装置。
(4)快中子增殖堆的核电技术。利用试验快堆进行钠设备考验，MOX混合燃料研制、锕系核素和长寿命裂变产物嬗变研究。开展原型快堆核电站关键技术和工程设计研究，争取在2020年前建成原型快堆核电站。
(5)先进的核燃料循环技术。开展与PUREX流程合理衔接的高放废液分离技术研究，进行高放废液分离扩大热试验，研发新的全分离后处理流程。在2010年建设中试厂。
3.5先进可靠的电力输配系统
为实现“西电东送、全国联网”的电力系统发展目标提供必要的技术保证，支持建成先进可靠的国家电力输配系统，满足各种电源电力输出和用户对电力供应优质、低价的需要。
研究采用当今国内外先进技术和设备，解决电力输配系统发展和运行中的重大关键性技术问题，通过试验或示范工程加以推广应用；加强前瞻性技术的研究和开发，并组织联合攻关，提升科技创新能力和国际竞争力，为持续发展奠定基础。
到2020年时，使我国输配电技术总体达到国际先进水平，其中电力系统调度自动化、控制保护、仿真分析等技术达到国际领先水平。
(1)超大容量远距离输电技术。研究开发：±600kV-±750kV高压直流输电技术，提高交流500kV线路输电能力的综合技术，交流500kV以上等级高电压输电技术，大容量和新一代电力电子技术在电力系统中的应用，超导输电技术，新型合成材料在输电工程中的应用等，通过试验或示范工程予以实现，以满足我国西电东送1亿kW的要求。
(2)超大规模互联电网安全保障和防御体系。研究开发：防止大电力系统稳定破坏和连锁性故障发生的技术，基于广域相量测量技术的大电网监控系统，大规模电网互联的仿真分析技术和手段，电网调度自动化、控制保护、通信信息系统技术等，为建立国家级电网安全保障和防御体系提供理论基础和关键技术，以保障大规模互联电网的安全稳定运行，提高电力供应的可靠性，满足电力资源的优化配置、电网运行的经济性和电力市场等要求。
3.6可再生能源规模化利用技术
以降低成本、提高效率、因地制宜、多样化利用为发展思路，研究开发可再生能源规模化利用技术，重点突破可再生能源发电技术、生物质液体燃料转化技术和太阳能建筑一体化技术，对我国多元化能源结构和社会可持续发展发挥重要作用，尤其对保障农村经济发展和解决边远地区供电具有重要意义。力争到2020年，可再生能源发电的装机总容量达到1.16亿kW，其中小水电8000万kW、风电：2000万kW、生物质发电1500万kW，光伏发电100万kW。另外，用可再生能源生产液体燃料1500万t。
(1)大型风力发电技术。开发兆瓦级变桨距变转速风电机组技术，以及双馈异步和低速同步；(无齿轮箱)发电机两种类型风!电机组技术。研究海上风电机组；基础结构，耐腐蚀性能，海上输电系统。开展海上风电场示范。
(2)生物质发电和液体燃；料转化技术。研发生物质热解气化，纤维素类原料制燃料乙醇，生物质直接或间接液化合成醇、醚、油，植物油改性燃料油，生物质制氢，以及城市垃圾综合利；用等技术。
(3)生物质综合利用系统。研发能源作物种植、高效气化发电系统和液体燃料转化系统一体化工程。关键技术有：能源植物种植及生态环境安全，生物质／煤混合发电，低热值燃气燃烧技术和发电设备。
(4)高性价比太阳能电池。薄膜式、叠层式和其它新式太阳电池。电池材料的国产化和新颖电池材料。先进制造工艺。制造和测试设备的国产化。
(5)太阳能综合利用技术。太阳能建筑一体化。空间光伏发电，太阳能热发电，大型并网发电安全技术。太阳能制氢。
(6)可再生能源技术的拓展。小水电机组新技术和电站自动化系统。海洋能独立发电与制淡水系统。太阳能与半导体照明。新一代地热利用技术。
3.7氢能与燃料电池
21世纪，以氢能和燃料电池为基础的氢能经济有望成为人类可持续发展的理想选择。面向本世纪中叶将实现氢能经济的远景，2020年之前将以技术的全面突破和产业的重点发展为目标，分阶段推进我国氢能和燃料电池技术发展进程。
2008年前，以PEM燃料电池及其车用动力系统为主攻方向，通过技术研发与商业化示范考核，建立技术平台，形成主流技术；2015，形成氢能燃料电池动力系统的成熟、成套技术，在主要应用领域具备与传统技术的商业竞争力；2020年，实现若干重点城市和多个重点领域大规模化商业应用，并实现新一代制氢、储氢技术的商业示范。
主要任务有：
(1)制氢、储氢技术。发展小型高效天然气制氢；发展大规模煤气化制氢技术；研究核能和可再生能源制氢技术；开展轻质超高压储氢瓶、新型高容量金属氢化物、碳纳米管等储氢技术的基础研究和技术开发；实施重点城市供氢网系统示范工程。
(2)燃料电池技术。开展新型电催化剂、电解质膜等重要材料以及电极、双极板等关键部件的基础研究和工程开发；发展燃料电池堆、燃料电池辅助装置、燃料电池发动机等系统集成技术及其产业化体系。
(3)氢能燃料电池动力系统技术。研发应用于交通、电力、通讯和国防等领域的氢能燃料电池系统。
(4)国家氢能技术标准体系。
我国能源科技发展思路
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