論能源革命與科技使命

鄒才能，潘松圻*，黨劉栓

1.中國石油勘探開發(fā)研究院，北京 海淀 100083

2.西南石油大學經(jīng)濟管理學院，四川 成都 610500

引 言

地球46億年的演化歷程經(jīng)歷了兩次構(gòu)造板塊運動分合，形成4大油氣域，以特提斯和勞亞最富油氣。從距今6.3億年雪球事件結(jié)束、寒武紀生命大爆發(fā)起，全球顯生宙共發(fā)生5次生物大滅絕，包括4.4億年奧陶紀末、3.6億年泥盆紀末、2.5億年二疊紀末和6500萬年白堊紀末。5次生物大滅絕奠定了黑色頁巖烴源巖沉積的物質(zhì)基礎，超過90%的油氣資源形成于僅占地球演化史10%的顯生宙。距今600萬年前后，原始人類沿特提斯域走出非洲肯尼亞土根山區(qū)，到世界各地建設家園，開啟能源利用時代。能源、水與糧食是人類賴以生存的三大物質(zhì)要素，也是一個國家的安全基石。當今世界能源發(fā)展步入了新的歷史時期，低碳、高效、清潔成為發(fā)展的必然趨勢。以美國為首的西方發(fā)達國家提出“能源獨立”戰(zhàn)略，推動頁巖油氣等非常規(guī)資源跨越發(fā)展、生物能等新能源超前預研，改變著世界能源格局，影響世界政治經(jīng)濟發(fā)展。中國正在進行能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，推動能源消費、供給、技術(shù)和體制革命，打通能源轉(zhuǎn)型快車道，實現(xiàn)“能源自主”戰(zhàn)略。

本文從世界能源發(fā)展史出發(fā)，梳理世界能源發(fā)展態(tài)勢和轉(zhuǎn)型方向，提出未來以新能源為主是必然趨勢和必然選擇；結(jié)合中國資源稟賦和基本國情，分析中國能源發(fā)展現(xiàn)狀，闡述中國能源轉(zhuǎn)型選擇“兩大方向”、面臨“三大挑戰(zhàn)”、布局“三大領域”、開展“四大革命”、把握“五大機遇”。

1 世界能源轉(zhuǎn)型革命

1.1 世界能源發(fā)展進入第三次轉(zhuǎn)換新階段

縱觀世界能源發(fā)展歷史，人類已經(jīng)完成了從木柴到煤炭、從煤炭到油氣的兩次能源轉(zhuǎn)換，目前正處在第三次能源轉(zhuǎn)換新階段，最終完成由煤炭、油氣向新能源的歷史性轉(zhuǎn)換（圖1）[1]。新能源是指在新技術(shù)基礎上加以開發(fā)利用，接替?zhèn)鹘y(tǒng)能源的非化石無碳、可再生清潔能源，主要類型有太陽能、風能、氫能、地熱能、海洋能、生物質(zhì)能、核能、新材料儲能等。與煤炭、石油、天然氣等傳統(tǒng)含碳化石能源，在理論技術(shù)、利用成本、環(huán)境影響、管理方式等有顯著不同。

17世紀到19世紀中葉，由于木柴易獲取、易燃燒，木柴始終是最主要的一次能源類型，滿足了人類初期的基本生存需求。第一次科技革命（1769年-1885年）助推能源轉(zhuǎn)換加速進行，19世紀80年代煤炭成為消費總量最大的一次能源，在一次能源中占比超過木柴，完成了從木柴到煤炭的第一次重大轉(zhuǎn)換。第二次科技革命（1886年-1950年）帶來內(nèi)燃機發(fā)明以及鉆井、煉化等技術(shù)進步，作為高效能源的油氣被廣泛應用，油氣產(chǎn)量大幅提升。1965年，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中，油氣占比超過50%，取代煤炭成為世界第一大能源，實現(xiàn)了從煤炭到油氣的第二次能源轉(zhuǎn)換。隨著不斷增長的社會經(jīng)濟、科學技術(shù)和綠色環(huán)保要求，以第三次科技革命（1950年-2010年）為引導、第四次科技革命（2010年-2100年）為助推，一次能源類型從高碳趨向低碳、無碳，生產(chǎn)方式由簡單加工發(fā)展到技術(shù)密集，利用途徑從直接一次到多次轉(zhuǎn)換，傳統(tǒng)化石能源必將完成從煤炭、油氣到新能源的第三次重大轉(zhuǎn)換。

圖1 世界能源結(jié)構(gòu)與能源三次重大轉(zhuǎn)換Fig.1 Global energy structure and the third transformation

1.2 世界能源結(jié)構(gòu)形成“四分天下”新格局

世界能源發(fā)展史和三次能源重大轉(zhuǎn)換，形成了世界一次能源消費結(jié)構(gòu)——石油、天然氣、煤炭、新能源“四分天下”新格局，能源形態(tài)從固態(tài)（木柴、煤炭）向液態(tài)（石油）再向氣態(tài)（天然氣）轉(zhuǎn)換。目前，世界一次能源消費中，石油占33%、天然氣占24%、煤炭占28%、新能源占15%（圖2）。天然氣和新能源合并占比近40%，在實現(xiàn)第三次能源轉(zhuǎn)換過程中發(fā)揮著重要橋梁作用，兩者消費比例大幅提高，已超過石油成為全球最重要的清潔能源。從全球化石能源儲采比看，剩余可采數(shù)量較多，全球煤炭至少還可采143.0年、石油天然氣可采50.0年，而中國已探明煤炭剩余可采39.0年、石油18.3年、天然氣36.7年，不足世界的一半。

圖2 世界能源結(jié)構(gòu)演進及預測Fig.2 Prediction of global energy structure

能源發(fā)展基本規(guī)律和第三次能源大轉(zhuǎn)換，促使全球4種主體能源分別進入各自的新時代[2]。石油發(fā)展邁入“穩(wěn)定期”，2017年全球剩余探明可采儲量 1 696.6×108t，儲采比50.2，產(chǎn)量 43.9×108t，總體呈現(xiàn)穩(wěn)步增長態(tài)勢，近十年平均增長率為8.1%，海洋深水、陸上深層和北極地區(qū)是未來油氣持續(xù)發(fā)展三大領域[3]。天然氣發(fā)展步入“鼎盛期”，2017年全球剩余探明可采儲量193.5×1012m3，儲采比52.6，產(chǎn)量3.69×1012m3，頁巖氣等非常規(guī)天然氣大幅提高了世界天然氣產(chǎn)量規(guī)模，在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的占比從15.6%升至23.7%。煤炭發(fā)展進入“轉(zhuǎn)型期”，2017年全球探明剩余可采儲量1.17×1012t，可供開采134年以上，產(chǎn)量37.7×108t油當量，煤炭在一次能源消費結(jié)構(gòu)中的比例將進一步縮小，地下氣化清潔利用將助推“清潔、低碳、安全、高效”現(xiàn)代能源體系建設[4]。新能源發(fā)展?jié)u入“黃金期”，2017年消費21×108t油當量，占一次能源消費量的15.9%，同比增速4.0%，新能源開發(fā)利用的成本不斷下降，智能能源網(wǎng)絡體系、網(wǎng)絡大數(shù)據(jù)體系、石墨烯、納米材料及電池儲能等技術(shù)日新月異，新能源開發(fā)利用已成為全球能源增長新動力。

1.3 從常規(guī)到非常規(guī)的石油工業(yè)革命趨勢

常規(guī)石油工業(yè)以傳統(tǒng)油氣地質(zhì)學為基礎，分析地質(zhì)條件、成藏要素與動態(tài)過程，圍繞“圈閉”評價油氣藏，而非常規(guī)油氣工業(yè)以非常規(guī)油氣地質(zhì)學為理論基礎，聚焦源巖油氣、致密油氣和滯聚油氣“進源找油”[5]，對連續(xù)型或準連續(xù)型油氣聚“甜點區(qū)（段）”進行研究。實現(xiàn)石油工業(yè)革命，應“常-非”并舉，做足常規(guī)搞透非常規(guī)，循序漸進有效開發(fā)，助推世界石油工業(yè)再發(fā)展150 a以上。全球常規(guī)與非常規(guī)油氣資源比例為1：4，常規(guī)油氣采出1/4，目前世界石油工業(yè)已進入常規(guī)油氣高位穩(wěn)定生產(chǎn)、海洋油氣持續(xù)增長及非常規(guī)油氣快速發(fā)展的新時期，形成“常規(guī)”與“非常規(guī)”新格局，帶來理論革命、技術(shù)革命、管理革命和戰(zhàn)略革命四大革命。

1.3.1 理論革命：從單體圈閉“油氣藏”到大面積“甜點區(qū)”

常規(guī)“油氣藏”是在單一圈閉中聚集的油氣，具有統(tǒng)一的壓力系統(tǒng)、統(tǒng)一的油氣水邊界。油氣儲層孔隙度、滲透率較高，以毫微米級孔喉為主，分布受明確的圈閉界限控制，有自然工業(yè)穩(wěn)定產(chǎn)量。頁巖顆粒直徑小于0.062 5 mm，發(fā)育頁理或薄片層理，傳統(tǒng)認為只能作為油氣烴源巖，“鐵板一塊”無孔隙，是常規(guī)油氣的隔蓋層，唯一作用是生油氣，與致密砂巖一同被看作油氣“勘探禁區(qū)”。非常規(guī)油氣源儲共生，在盆地中心或斜坡大面積分布，圈閉界限和水動力效應不明顯，儲量豐度低，是傳統(tǒng)技術(shù)不能開采的，需要利用新技術(shù)改善儲層滲透率或流體黏度才能經(jīng)濟開采的連續(xù)型“甜點區(qū)”。四川盆地涪陵、威遠、長寧及富順-永川奧陶系五峰-龍馬溪組4個頁巖氣甜點區(qū)，在4 500 m以內(nèi)“甜點區(qū)”面積約2×105km2，探明地質(zhì)儲量達9.8×1012m3。

非常規(guī)油氣理論革命突破了經(jīng)典油氣地質(zhì)學5個傳統(tǒng)認識：

（1）源內(nèi)滯留頁巖油氣形成工業(yè)性聚集，突破了頁巖是烴源巖而非儲集層的傳統(tǒng)認識。

（2）近源微納米級儲集層致密油氣有效開采，突破了毫微米級孔隙是儲集層充注下限傳統(tǒng)認識。

（3）油氣“甜點區(qū)”大面積連續(xù)型分布，突破了油氣依靠浮力成藏受圈閉邊界限制的傳統(tǒng)認識。

（4）非常規(guī)油氣水平井平臺式體積壓裂“人造滲透率”，突破了依靠達西滲流開發(fā)的傳統(tǒng)認識。

（5）常規(guī)-非常規(guī)油氣系統(tǒng)共生有序整體開發(fā)，突破了只針對單一油氣類型進行評價和開采的傳統(tǒng)認識。

目前，石油勘探還是常規(guī)-非常規(guī)分別評價、分別開發(fā)，而常規(guī)-非常規(guī)油氣有序聚集、共生伴生、差異富集，筆者認為未來應對常規(guī)與非常規(guī)油氣進行整體評價、整體設計、協(xié)同開發(fā)。

1.3.2 技術(shù)革命：從直井天然能量到水平井縫網(wǎng)“人工油氣藏”

非常規(guī)油氣資源經(jīng)濟有效開發(fā)的關(guān)鍵是不斷探索低成本開采工藝與開采方式，從傳統(tǒng)的尋找圈閉向?qū)ふ掖竺娣e甜點區(qū)轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的直井開發(fā)向水平井體積壓裂轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)的單井開采向平臺式多井“工廠化”開采轉(zhuǎn)變。受限于低滲透非常規(guī)油氣低豐度連續(xù)分布、滲流能力差且無自然穩(wěn)定工業(yè)產(chǎn)量，應優(yōu)選“甜點區(qū)”壓裂形成“人造高滲透區(qū)、重構(gòu)滲流場”，形成高豐度“人工油氣藏”[6]。中國在鄂爾多斯盆地、準噶爾盆地瑪湖等低滲透致密油、致密氣、煤層氣開采方面，采用“平臺式”鉆井與“工廠化”生產(chǎn)的開發(fā)方式，探索大規(guī)模注液、能量補充和滲吸置換壓裂的工業(yè)化試驗，開展水平井井間驅(qū)替、井間能量補充、多場變化研究，在國內(nèi)致密油、頁巖氣等5大區(qū)塊開展235井次先導試驗，積極探索采用水平井井群式開發(fā)模式，采出程度可達15%，高于同類儲集層5%～8%，致密油的開采效果比以往常規(guī)技術(shù)提高了兩倍，逐步實現(xiàn)非常規(guī)油氣的規(guī)模效益開發(fā)。

1.3.3 管理革命：從人工作業(yè)到信息智能化最低成本開發(fā)

隨著美國頁巖氣革命及致密油規(guī)模開發(fā)，全球石油產(chǎn)量過剩造成低油價，2018年國際原油價格震蕩上行后又深度下挫，但年均價大幅提升，創(chuàng)下近4年高點，平均71.31 USD/bb（l圖3）。過低油價倒逼全球油企降本增效，開展管理革命和技術(shù)進步不斷逼近最低生產(chǎn)成本。政府對石油行業(yè)的財稅支持直接反映管理改革效果，美國聯(lián)邦政府66年間對本國石油天然氣財稅支持成本達5 540×108USD，占所有能源業(yè)補貼成本的54%。其中，直接財稅優(yōu)惠分別占石油和天然氣各自總支出的85%和90%。截至2016年，美國3項財稅優(yōu)惠政策（即“無形鉆井成本”“百分比折耗法”和“生產(chǎn)商稅務優(yōu)惠抵免”）累計為石油、天然氣開采節(jié)約成本3 600×108USD、1 300×108USD[7]。

1.3.4 戰(zhàn)略革命：從能源政治到重塑能源新版圖

從1859年世界石油工業(yè)誕生，到近些年美國依靠“頁巖革命”加速實現(xiàn)“能源獨立”，非常規(guī)油氣發(fā)展影響全球戰(zhàn)略，重塑國際能源版圖。

2017年美國原油消費8.7×108t，年產(chǎn)5.7×108t，對外依存度由2005年的60.0%下降到34.0%；全年天然氣消費 7 395×108m3，年產(chǎn) 7 345×108m3，對外依存度由2000年的16.0%下降到0.7%，預計美國依靠非常規(guī)能源優(yōu)勢在2026年一次能源生產(chǎn)達到24×108t油當量，實現(xiàn)“能源獨立”。非常規(guī)油氣引領全球能源戰(zhàn)略革命，目前，已形成4類非常規(guī)油氣生產(chǎn)“兩大版圖”，即2017年西半球的美國年產(chǎn)致密氣 1 200×108m3、煤層氣 302×108m3、頁巖氣4 772×108m3、致密油2.2×108t和東半球的中國年產(chǎn)致密氣 360×108m3、煤層氣 49×108m3、頁巖氣90×108m3、致密油 150×104t。初評中國頁巖油技術(shù)可采資源（700～900）×108t，是石油接替戰(zhàn)略性領域和未來發(fā)展的主力，預計2030年產(chǎn)量0.6×108t，占石油總產(chǎn)量30%（圖4）；非常規(guī)天然氣產(chǎn)量是跨越增長主力，預計2030年產(chǎn)量1 300×108m3，天然氣總產(chǎn)量52%（圖5）。

世界能源轉(zhuǎn)型革命必將完成可再生的非化石能源對傳統(tǒng)不可再生化石能源的“終極革命”，或許還等不到化石能源枯竭，“新能源革命”就將提前到來[2]。新能源是以新材料和新技術(shù)為基礎，使傳統(tǒng)可再生能源得到現(xiàn)代化開發(fā)和利用，用取之不盡、周而復始的可再生能源取代資源有限、對環(huán)境有污染的化石能源，包括太陽能、風能、生物質(zhì)能、地熱能、氫能和核能等。按照資源預測，石油工業(yè)發(fā)展生命周期將超過300年，現(xiàn)在還剩下150年以上發(fā)展期。與傳統(tǒng)化石能源相比，全球新能源資源量可利用千萬年。隨著社會發(fā)展和科技進步，新能源產(chǎn)量和消費占比不斷增加，以新能源為主是未來能源消費必然趨勢和必然選擇。

圖3 2018年全球布倫特及WTI原油價格走勢Fig.3 Brent and WTI oil prices in 2018

圖4 中國石油產(chǎn)量及預測Fig.4 Annual oil production and prediction in China

圖5 中國天然氣產(chǎn)量及預測Fig.5 Annual natural gas production and prediction in China

1.4 從化石能源到新能源的能源轉(zhuǎn)型革命

社會文明發(fā)展和科學技術(shù)進步是驅(qū)動能源轉(zhuǎn)型的兩大動力。從原始社會到封建時代、到工業(yè)革命、到現(xiàn)代文明，社會文明發(fā)展催生交通、信息和文化娛樂繁榮，對能源的需求達到了前所未有的高度。高碳能源副產(chǎn)物引發(fā)一系列環(huán)境生態(tài)問題，能源生產(chǎn)和消費的生態(tài)需求迫使能源轉(zhuǎn)型。科學技術(shù)進步不僅實現(xiàn)了石油工業(yè)150年跨越式發(fā)展，而且推動了能源利用的多樣性、環(huán)保性和去碳化。油氣地質(zhì)理論和工程裝備技術(shù)不斷創(chuàng)新，從常規(guī)油氣圈閉成藏理論到非常規(guī)油氣連續(xù)型聚集理論，從尋找常規(guī)圈閉“油氣藏”到評價非常規(guī)“甜點區(qū)”，從常規(guī)油氣直井鉆井技術(shù)到納米、氣驅(qū)提高油氣采收率，科學技術(shù)進步推動油氣資源發(fā)現(xiàn)與利用，驅(qū)使世界能源發(fā)展不斷轉(zhuǎn)型，終將完成從化石能源到新能源轉(zhuǎn)換的歷史使命。

圖6 2017年全球一次能源消費各組分Fig.6 Global primary energy consumption in 2017

圖7 全球新能源一次消費占比及年增長率Fig.7 Renewables proportion and growth rate in the global primary energy consumption

全球新能源消費占比不斷增加。2017年全球一次能源消費135×108t油當量，新能源消費21×108t油當量，占15.9%，同比增速4%（圖6，圖7）。中國新能源消費4.37×108t油當量，占全球新能源消費21.0%，占全國一次能源消費的14.0%，增速為8.3%（圖8，圖9）。近10年全球新能源以水電、核電為主，太陽能、風能等消費增勢強勁，地熱、生物質(zhì)能等緩慢增長，核電消費呈下降趨勢（圖10）。2017年世界水電版圖形成亞太、歐洲、北美和中南美四大產(chǎn)區(qū)，全球水電裝機容量1267GWh，較2016年增長1.7%，水電占全球一次能源消費6.8%，中國水電占一次能源消費8.3%，緩慢增長0.5%，保持裝機量全球最高[8-9]。2017年世界核電版圖受日本福島核事故影響發(fā)展總體趨于謹慎，在運反應堆以歐洲和北美為主，在建以東亞和俄羅斯為主，全球核電總發(fā)電量2 635 TWh，占一次能源消費4.4%，同比增長1.1%，凈增長主要來自中國，占全球增長量的58%[10]。

圖8 2017年中國一次能源消費各組分Fig.8 China′s primary energy consumption in 2017

圖9 中國新能源一次消費占比及年增長率Fig.9 Renewables proportion and growth rate in primary energy consumption of China

圖10 全球新能源消費量發(fā)展趨勢Fig.10 Annual renewables consumption in the world

1.5 以新能源為主是必然趨勢和必然選擇

新能源投資增加、生產(chǎn)成本下降，太陽能、風能和智能技術(shù)是新能源主要投資領域。2017年全球新能源投資總額達3 335×108USD，接近石油工業(yè)上游業(yè)務投資規(guī)模（4 080×108USD），以太陽能和風能為主，投資占比超過75%，智能技術(shù)投資增長顯著。投資增長帶來行業(yè)技術(shù)進步、成本下降和更多的就業(yè)崗位，全球約810萬人就業(yè)于新能源領域。新能源發(fā)電裝機容量越大，生產(chǎn)成本越低，成本下降接近化石能源成本范圍。

新能源革命到來速度或?qū)⒊鲱A期。到2024年，3種情景下預測新能源實現(xiàn)“四分天下”格局：若保持當前全球能源政策不變，預測新能源占一次能源消費21.2%，以核電、水電和生物質(zhì)能為主，二氧化碳排放42.7×1012t；若采取新政策扶持和加大新能源研發(fā)利用，預測新能源占比25.4%，二氧化碳排放比上一情景減少7×1012t；若采取激進可持續(xù)發(fā)展政策，預測新能源占一次能源消費39.3%，二氧化碳排放大幅減少 17.4×1012t，達到年排放 18.3×1012t[11]。推動能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是實現(xiàn)中國“能源自主”的必要選擇，預計2100年前后，依靠可再生能源和新能源實現(xiàn)“能源自主”，化石能源約占一次消費30%，非化石能源占70%，二者實現(xiàn)歷史地位轉(zhuǎn)換。

2 中國能源轉(zhuǎn)型機遇

2.1 中國能源道路選擇“兩大方向”

中國能源資源面貌和生產(chǎn)格局要求轉(zhuǎn)型道路向“減煤穩(wěn)油增氣、大力發(fā)展新能源”兩大方向發(fā)展。近年來，國內(nèi)煤炭生產(chǎn)利用持續(xù)減調(diào)，石油、天然氣、新能源消費比重持續(xù)攀升，能源結(jié)構(gòu)調(diào)整朝規(guī)劃方向推進。2017年國內(nèi)能源消費總量為45×108t標煤，非化石能源占一次能源消費結(jié)構(gòu)14%，天然氣占比7%[12]。規(guī)劃到2020年，能源消費總量力爭控制在50×108t標準煤以內(nèi)，非化石能源占能源消費總量達15%，天然氣占比10%，清潔能源成為增量主體；到2030年，消費總量控制在60×108t標準煤以內(nèi)，非化石能源占20%左右，天然氣占15%左右，新增能源需求主要依靠清潔能源滿足。

2.2 中國能源轉(zhuǎn)型面臨“三大挑戰(zhàn)”

中國地質(zhì)條件決定“富煤但油氣不足”的資源面貌，中國能源發(fā)展正面臨“三大挑戰(zhàn)”。

2.2.1 煤炭清潔化利用迫在眉睫

“限制方式”不是解決煤炭發(fā)展根本問題的長遠思路，“清潔化”是煤炭可持續(xù)發(fā)展的必然選擇。煤炭革命是實現(xiàn)能源根本性變革的重要內(nèi)容、是煤炭行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求、是解決煤炭業(yè)重大問題的根本路徑、是供給側(cè)和消費側(cè)改革的現(xiàn)實需要。當前和未來一個時期，煤炭仍將作為最廉價化石能源在中國能源結(jié)構(gòu)中繼續(xù)發(fā)揮重要作用。

2.2.2 油氣對外依存度攀升令人擔憂

2010年以來，國內(nèi)原油產(chǎn)量徘徊在2×108t附近，無法滿足消費需求量，對外依存度從2010年54.7%大幅攀升至2018年70.9%，已超過國家能源安全70%超危警戒線（圖11）；天然氣產(chǎn)量從2010年 958×108m3增長到 2018 年 1 580×108m3，增幅65%，對外依存度從10.5%攀升至42.9%，整體呈現(xiàn)“油穩(wěn)氣增”態(tài)勢（圖12）。國內(nèi)供需矛盾加劇，供給側(cè)自主權(quán)削弱，安全供給不穩(wěn)定因素增加。

圖11 中國原油年產(chǎn)量、凈進口量及對外依存度Fig.11 Annual oil production,net import and external dependency in China

圖12 中國天然氣年產(chǎn)量、凈進口量及對外依存度Fig.12 Annual natural gas production,net import and external dependency in China

2.2.3 新能源未來支柱產(chǎn)業(yè)霧里看花

應當關(guān)注美國頁巖革命為代表的“黑天鵝事件”和新能源領域未來可能發(fā)生的“灰犀牛事件”，警惕意外性、顛覆性的新能源革命突如其來，預判未來“新能源革命”主角。中國新能源發(fā)展正在形成以風、光、水電為主體，以核電建設為發(fā)力點，以地熱、生物質(zhì)能、海洋能為探索的三元格局，需加強謀劃、明確定位、精細布局。

2.3 中國能源發(fā)展布局“三大領域”

提升中國能源戰(zhàn)略科技創(chuàng)新能力，研判未來最具戰(zhàn)略性、顛覆性、規(guī)模性業(yè)務領域，積極培育創(chuàng)新人才，超前布局創(chuàng)新平臺，建立創(chuàng)新性人才隊伍、領先性實驗室、標志性工業(yè)試驗區(qū)，布局“三大戰(zhàn)略領域”。

2.3.1 煤炭領域

中國富煤的資源稟賦決定煤炭仍將在一段時間發(fā)揮主體能源作用，要建立煤炭集中利用模式，提升煤化工、煤地下氣化規(guī)模。

（1）中國埋深2 000 m以內(nèi)煤炭探明資源量2×1012t，2018年生產(chǎn) 17.47×108t，消費18.93×108t，以電力、熱力、工業(yè)等分散用煤為主。應建立煤炭集中利用模式，提高燃燒效率、降低污染排放，推動煤炭環(huán)保、高效利用。

（2）煤化工包括煤制油氣、煤油共煉、費托合成、煤制烯烴、合成氣制乙醇、草酸酯等，與石油石化產(chǎn)業(yè)相關(guān)性強，打造煤化工副產(chǎn)物為石化煉廠供氫、為油田供CO2驅(qū)替提高采收率，建立“煤化工-石油煉廠-油田-CO2埋存”產(chǎn)業(yè)鏈，降低污染排放，推動煤炭清潔、多元利用。

（3）中國陸上埋深1 000～3 000 m煤炭資源量3.77×1012t[13]，折合天然氣（272～332）×1012m3，是常規(guī)天然氣資源量的3倍[4]，是地下氣化主要目標。

加快發(fā)展煤地下氣化技術(shù)，與現(xiàn)有石油工業(yè)深度融合形成產(chǎn)業(yè)鏈，對緩解中國天然氣供應巨大缺口、保障能源安全供應、提高資源環(huán)保利用具有重要意義。

2.3.2 油氣領域

油氣領域要常非并舉、突破海洋深水、探索水合物、發(fā)展人工制氫、拓展海外。

（1）堅持常規(guī)油氣為主體，做足常規(guī)，搞透非常規(guī)。從長遠看，頁巖油氣潛力很大，中國3 500 m以內(nèi)海相頁巖氣已實現(xiàn)工業(yè)開發(fā)，3 500～4 500 m深層資源量8.3×1012m3，主要集中在四川盆地，占總資源量86%，是產(chǎn)量增長主要方向。中高成熟度頁巖成功建產(chǎn)，但中低成熟頁巖油埋深較淺、資源規(guī)模巨大，是“最具潛力”頁巖油資源，尚未找到一條合適的開采技術(shù)路線，需繼續(xù)加大地下水平井原位改質(zhì)技術(shù)攻關(guān)，實現(xiàn)中國陸相頁巖油革命。

（2）中國海域油氣資源豐富、勘探潛力大，石油探明儲量 64.7×108t、天然氣 6.7×1012m3，截至 2016年底，在產(chǎn)油氣田121個，年產(chǎn)石油4 562×104t、天然氣120×108m3。需加強海洋深水資源評價、目標優(yōu)選，突破勘探、開發(fā)、工程關(guān)鍵核心技術(shù)及裝備。

（3）天然氣水合物全球資源量相當于20×1012t油當量，是常規(guī)油氣資源的20倍，但目前僅有日本和中國嘗試開展海域水合物試采。中國已完成探井88口，圈定兩個千億方級礦藏，初評資源量800×108t油當量，并在南海北部神狐海域荔灣3站成功實施淺層非成巖水合物固態(tài)流化試采。

（4）中國是世界一次制氫大國，2015年產(chǎn)量2 200×104t，占世界總產(chǎn)量34%，化石能源制氫占96%、水電解制氫4%。應結(jié)合現(xiàn)有天然氣管網(wǎng)和加油站群布局制氫、運氫、儲氫和加氫產(chǎn)業(yè)鏈，形成“管網(wǎng)周邊資源制氫”局面，因地制宜發(fā)展風電制氫、太陽能制氫和電解水制氫，推動氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

（5）中國企業(yè)已在亞太、中亞俄羅斯、中東、非洲、美洲建成海外五大油氣合作區(qū)，“一帶一路”是海外油氣合作主體區(qū)域，2018年中國企業(yè)海外油氣權(quán)益產(chǎn)量達2.01×108t油當量，較2017年增長3.7%，海外領域已成為保障國內(nèi)油氣消費的戰(zhàn)略支點。應加大海外中低風險、高價值項目開發(fā)，合理配置海域、陸域與非常規(guī)油氣資產(chǎn)，降低生產(chǎn)成本，保持可持續(xù)發(fā)展。

2.3.3 新能源領域

要加快太陽能、風能、水能、核能、地熱能、生物質(zhì)能等新能源低成本、規(guī)?；a(chǎn)，突破新材料、新技術(shù)。

（1）2017年，中國非化石能源消費總量為4.24×108t油氣當量，其中，核能消費 0.56×108t、水電消費2.62×108t、其他可再生能源消費1.06×108t油當量，成為全球最大非化石能源消費國。生物質(zhì)能產(chǎn)量214×104m3油當量，較2016年增長18%，占全球總產(chǎn)量2.6%[10]。應繼續(xù)降低非化石能源生產(chǎn)成本，加大生產(chǎn)規(guī)模，提高占能源消費占比。

（2）根據(jù)規(guī)劃，到2020年能源消費結(jié)構(gòu)中非化石能源比重增加3%，地熱能從目前占總能源消費0.5%上升到1.5%，形成“三分增幅有其一”格局，累計地熱供暖或制冷面積16×108m2，替代標煤0.7×108t。但目前地熱規(guī)模較小、各自為戰(zhàn)，缺乏成熟高效的工業(yè)化技術(shù)。應開發(fā)水源熱泵和中低溫地熱發(fā)電、地熱綜合利用技術(shù)，超前研發(fā)深層干熱巖發(fā)電技術(shù)等，推進地熱產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

（3）當前新能源汽車和氫能發(fā)展戰(zhàn)略受制于儲能材料與技術(shù)短板，規(guī)模發(fā)展乏力，應在“十三五”期間重點布局技術(shù)研發(fā)、人才培養(yǎng)和平臺建設，力爭到2030年儲能電池實現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

2.4 中國能源體系開展“四大革命”

中國能源體系改革需遵循能源發(fā)展基本規(guī)律，面向人類長遠發(fā)展訴求，突破能源結(jié)構(gòu)中煤炭占比大，石油、天然氣和新能源占比小“一大三小”的不科學性和局限性。“革命”并不是在能源體系某一方面出現(xiàn)顛覆性、革命性變化，更多指從“清潔低碳”“經(jīng)濟高效”和“安全可靠”3個維度改善中國能源體系[14]。實施中國能源革命勢在必行，推動煤炭清潔化和新能源低廉化“兩個規(guī)?！碧崆暗絹?，開展能源體系“四大革命”，加快中國能源結(jié)構(gòu)革命性轉(zhuǎn)型。

2.4.1 能源供給體系革命

在能源供給側(cè)加大提高石油采收率與頁巖油工業(yè)化，加快天然氣、煤制氣、水合物、氫氣規(guī)?；a(chǎn)，加快煤炭清潔化利用的速度與規(guī)模，加快太陽能、風能、核電、儲能等低成本生產(chǎn)，加快全球化的能源分享與技術(shù)服務。實施“天然氣生產(chǎn)革命”，提高天然氣供給能力和消費比例；實施“地下煤制氣生產(chǎn)革命”，推動煤炭清潔化利用；實施“水合物生產(chǎn)革命”，拓展天然氣供應空間；實施“氫能生產(chǎn)革命”，加快與油氣基礎建設融合；實施“新能源技術(shù)革命”，實現(xiàn)清潔能源終極革命。鑒于中國煤炭總量和占比較大，應加快地下煤制氣工業(yè)化生產(chǎn)，結(jié)合水平井、火燒油層、原位干餾等地下工程技術(shù)優(yōu)勢，依托現(xiàn)有管網(wǎng)開展油區(qū)用能替代，開發(fā)提高采收率、廢棄礦井改造儲氣庫等技術(shù)。預估西氣東輸沿線可氣化資源量約160×1012m3。

2.4.2 能源消費體系革命

相較于世界能源消費結(jié)構(gòu)“四分天下”格局，中國能源結(jié)構(gòu)具有“一大三小”的中國特色。2018年煤炭占消費結(jié)構(gòu)59.1%、石油18.9%、天然氣7.8%、新能源14.2%，4種主體能源類型發(fā)展不均衡。世界能源結(jié)構(gòu)處在油氣為主時代，油氣占一次能源消費57.0%，中國處在煤炭能源為主時代，煤炭消費占59.0%。2018年全國能源總產(chǎn)量25.1×108t油當量，消費量32.7×108t油當量，對外依存度23%?！耙淮笕　钡哪茉唇Y(jié)構(gòu)已不能滿足生態(tài)文明建設要求，應加快能源消費體系革命，邁向煤炭40.0%、油氣31.0%、新能源29.0%“三足鼎立”新格局。

2.4.3 能源技術(shù)體系革命

科學技術(shù)進步是能源轉(zhuǎn)型的驅(qū)動力，通過科技進步推動中國能源技術(shù)體系由常規(guī)油氣向非常規(guī)、國內(nèi)油氣向國外、油氣產(chǎn)業(yè)向新能源的“三個更大跨越”，加快提升頁巖油氣、海洋深水、地熱能、氫能和儲能新材料“五大戰(zhàn)略科技創(chuàng)新能力”。謀劃多領域技術(shù)革命：氫能領域高效低成本氫燃料電池與汽車，核能領域快堆技術(shù)、微型核電與磁約束聚變，儲能領域金屬-空氣電池、納米電池及超級電容器，新材料領域高性能二維材料石墨烯、黑鱗等，太陽能領域新型鈣鈦礦、疊層結(jié)構(gòu)太陽能發(fā)電，生物質(zhì)能領域藍藻乙醇第四代生物能源，地熱領域干熱巖開發(fā)利用等。

2.4.4 能源制度體系革命

在全球能源轉(zhuǎn)型和技術(shù)革新背景下，實現(xiàn)中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型要做好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)頂層設計，開展前瞻性問題需要導向研究，加大實施新能源人才技術(shù)儲備。要發(fā)展綠色能源，推動能源低碳化、去碳化轉(zhuǎn)型；要培育新興能源，實現(xiàn)綠色能源戰(zhàn)略替代；要堅持清潔生產(chǎn)，實施節(jié)能減排；要堅持科技創(chuàng)新，引領能源利用綠色發(fā)展。人才、技術(shù)和平臺是科技創(chuàng)新三大支點，要激發(fā)人才創(chuàng)新意識和創(chuàng)造能力，形成氫能、核能、儲能及新材料等領軍人才；要持續(xù)攻關(guān)、潛心研究，掌握核心技術(shù)突破“卡脖子”壁壘；要打造超前尖端、世界一流新能源實驗室，解決戰(zhàn)略性、前瞻性重大科學問題。

2.5 中國能源革命把握“五大機遇”

伴隨世界能源發(fā)展第三次重大轉(zhuǎn)換，中國能源轉(zhuǎn)型面臨前所未有機遇。

（1）把握國家政策支持，營造改革發(fā)展新環(huán)境。按照創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享理念推動能源生產(chǎn)和消費革命，依托國家重大戰(zhàn)略規(guī)劃完成中國能源轉(zhuǎn)型。

（2）借勢“一帶一路”戰(zhàn)略，擴大海外能源市場。2017年，中國在海外39個國家擁有139個勘探開發(fā)項目，權(quán)益產(chǎn)量1.9×108t，三大油公司合占84%。應深度參與“一帶一路”建設，打造“一帶一路”油氣合作升級版，擴大合作領域和規(guī)模，注重效益發(fā)展和風險防控。

（3）新一輪油價回暖，推動非常規(guī)資源規(guī)模動用。資源品質(zhì)和地質(zhì)條件決定中國油氣開采成本較高、受低油價沖擊嚴重，影響老油氣田穩(wěn)產(chǎn)和低品位資源動用。國際油價回升刺激資本投入規(guī)模，有助于大批低品質(zhì)資源解放，緩解增儲上產(chǎn)壓力。

（4）天然氣具有時代性和成長性，規(guī)模發(fā)展勢頭良好。2000年以來中國天然氣消費增速16%，明顯高于產(chǎn)量增速的11%，預計2030年和2050年天然氣消費需求將達 6 200×108m3和 7 500×108m3，占一次能源消費16.3%和17.6%，對外依存度超70%。

（5）把握新能源技術(shù)革命方向，推動能源管理信息化、智能化，打造智慧能源體系。新能源技術(shù)向規(guī)?；?、低廉化、大眾化發(fā)展，以儲能電池、納米超材料、石墨烯、磁約束聚變等顛覆性技術(shù)為亮點的未來能源超乎想象，能源利用向智慧化、互聯(lián)化、大數(shù)據(jù)化轉(zhuǎn)型。

3 能源科技工作使命

社會文明發(fā)展和科學技術(shù)進步是歷次能源轉(zhuǎn)型的兩大驅(qū)動力。社會文明發(fā)展是內(nèi)在動力，決定能源轉(zhuǎn)型發(fā)展方向；科學技術(shù)進步是根本動力，驅(qū)動能源轉(zhuǎn)型快速發(fā)生。處在世界能源結(jié)構(gòu)第三次重大轉(zhuǎn)換和中國能源“一大三小”向“三足鼎立”轉(zhuǎn)換歷史時期，能源科技工作者必須遵循科技創(chuàng)新客觀規(guī)律，形成科技創(chuàng)新能力，推動世界能源轉(zhuǎn)型、中國能源自主，實現(xiàn)能源清潔化、智能化、安全化的歷史使命?？萍紕?chuàng)新包涵6個層次：

（1）重復級是從事重復性工作，完成各種淺析、初探、綜述等工作，約占90%。

（2）補充級是從事補充性工作，對已存在的認識補充數(shù)據(jù)使其完整或修改用詞使其規(guī)范，約占70%。

（3）規(guī)律級是揭示事物客觀規(guī)律，證明新定理、提升規(guī)律復雜度等，近一半的科技工作者從事該層級工作。

（4）體系級是創(chuàng)立概念體系，對已有規(guī)律進行全新的系統(tǒng)整合，只有三分之一科技工作者處在該層級。

（5）學科級是開創(chuàng)新學科，創(chuàng)立學科體系，構(gòu)建新的學科分支，僅占一成。

（6）科學級是屈指可數(shù)的科學大師，提升全人類科學層次，引領全球科學方向。

4 結(jié) 語

世界能源發(fā)展已完成由木柴到煤炭、由煤炭到油氣的第一、二次轉(zhuǎn)換，正在進行由化石能源向新能源第三次轉(zhuǎn)換，已基本形成煤炭、石油、天然氣、新能源“四分天下”新格局。新能源開發(fā)利用成本不斷下降接近化石能源，高新技術(shù)日新月異，新能源開發(fā)利用已成為全球能源增長新動力。中國正處在以煤炭為主的能源時代，“一大三小”能源結(jié)構(gòu)制約新興能源潛能釋放，需開展中國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型革命，實現(xiàn)煤炭、油氣、新能源“三足鼎立”新局面，未來以新能源為主是必然趨勢和必然選擇。積極有效應對非常規(guī)“黑天鵝”與新能源“灰犀?！?，是中國能源工作者的使命擔當。

中國能源轉(zhuǎn)型開展“四大革命”，在能源供給側(cè)加快天然氣、煤制氣等規(guī)?；a(chǎn)，加快煤炭清潔化利用，加快太陽能、風能等新能源低成本生產(chǎn)；在能源消費側(cè)“減煤、穩(wěn)油、增氣”，控制主體能源對外依存度，加快能源消費體系革命；在能源技術(shù)側(cè)推動中國能源技術(shù)體系由常規(guī)油氣向非常規(guī)、國內(nèi)油氣向國外、油氣產(chǎn)業(yè)向新能源的“三個更大跨越”，謀劃發(fā)展“三大戰(zhàn)略領域”，掌握核心技術(shù)突破“卡脖子”壁壘；在能源體制側(cè)做好產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)頂層設計，開展前瞻性導向研究，加大實施新能源人才技術(shù)儲備，打造超前尖端、世界一流新能源實驗室，解決前瞻性重大科學問題?？茖W技術(shù)進步是推動中國能源轉(zhuǎn)型的根本動力，能源科技工作肩負推動世界能源轉(zhuǎn)型、實現(xiàn)中國能源自主的歷史使命。