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电气工程导论考试大概关于未来能源的思考未来能源的选择人类大约在21世纪后期将面临石油资源枯竭的问题。在经历了生物质(以木材为主)、煤和石油三代能源之后,不得不转向寻求可供利用的第四代能源。这不仅要在技术和蕴藏量上能够满足人类日益增长的经济发展需求,更要满足人类与大自然协调发展对环境的要求。经济能源环境已成为一个不可分割的整体。对技术和能源资料综合分析的结果表明,目前有核能、煤和天然气有可能在未来替代石油,成为第四代能源,H2作为未来的能源引起强烈的关注。H2与CH4、煤和石油不同,其燃烧时不产生污染物或温室气体,仅仅产生水蒸汽。但H2在地壳中不可能形成大的储量,H2不是化石燃料。如果依赖于其它能源(电能、太阳能、风能等)生产H2,则H2的广泛应用必将受到限制。在人类最终的能源结构中,核能会占有相当重要的地位,但在目前只占全球能源构成的6%。在技术上对核泄漏和核废料处理未能达到使社会大众感到安全之前,大规模地利用核能似乎还不太可能。同时,随着和平利用核能的过程,核技术与核原料的扩散和拥有会带来核武器扩散的潜在危险。煤在人类能源供给方面一直扮演着十分重要的角色。即使在以石油为主的第三代能源期间,它也占有整个能源比例的27%。按照人类目前的消费水平和煤的最终储量预计,它至少可供我们用到22世纪结束。因此,煤自然可作为第四代能源的预选目标之一。但由于煤从开采至燃烧带来的一系列环境问题,又使得以煤为主要能源的时代不可能再现。“洁净煤技术”的突破,或许将会为煤的使用展现广阔的前景。综上所述,人类第四代能源的选择,最佳候选对象将是天然气。广义而言,自然界一切天然生成的气体都可称为天然气。但在能源地质学领域,对“天然16气”所赋于的特定又广为接受的概念是指可燃的烃类气体,在本文称为“能源气体”。天然气是一种以甲烷为主的气体混合物,含有少量乙烷、丙烷和其它不可燃气体组份。甲烷与石油相比具有极高的稳定性,在正常压力下,石油在150以上就会分解,而甲烷在1600尚可稳定存在,这一温度已相当于地240km深处。未来能源的发展方向 “互联网+ ”智慧能源，是利用互联网思维与技术改造传统能源行业，努力实现能源产业转型升级。“互联网+ ”智慧能源的发展，既有深刻的时代背景又有不断的理论探索，这首先表现在相关概念的研究上。理解“互联网+ ”和“互联网+ ”智慧能源概念和内涵是推动其发展的基础和前提。我国经济发展进入新常态，经济增长的驱动力也在发生深刻的变革。实施“互联网+ ”行动计划是促进经济发展新优势和新动力的重要举措。综合各方面专家和机构的观点，普遍认为“互联网+ ”就是充分发挥互联网在社会资源配置中的优化和集成作用，将互联网的创新成果融于经济社会各领域中，提升全社会的创新力，形成更广泛的以互联网为实现工具的经济发展新形态。“互联网+ ”智慧能源概念。目前，我国能源行业改革进入深水期，行业调整结构迫切需求转型升级的关口，能源企业纷纷希望借助“互联网+ ”实现改革、开拓、创新的发展新局面。“互联网+ ”智慧能源是实现转型升级、创新发展的重要途径。“互联网+ ”智慧能源，就是以电力系统为核心纽带，构建多类型能源互联网络，即利用互联网思维与技术改造传统能源行业，实现横向多源互补，纵向“源网荷储”协调，能源与信息高度融合的新型能源体系。其中，“源”是指煤炭、石油、天然气、太阳能、风能、地热能等一次能源和电力、汽油等二次能源; “网”是指涵盖天然气和石油管道网、电力网络等能源传输网络; “荷”和“储”是指代表各种能源需求和存储设施。实施“源网荷储”的协调互动，实现最大限度消纳利用可再生能源，实现整个能源网络的“清洁替代”与“电能替代”，推动整个能源产业的变革与发展。“互联网+ ”智慧能源就是能源生产“终端”将变得更为多元化、小型化和智能化，交易主体数量更为庞大，竞争更为充分和透明。通过分布式能源和能源信息通信技术的飞跃进步，特别是交易市场平台的搭建，最终形成庞大的能源市场，能源流如信息流一样顺畅自由配置。“互联网+ ”智慧能源将经历能源本身互联、信息互联网与能源行业相互促进，以及能源与信息深度融合三个阶段。首先，能源本身的互联阶段，以电力系统为核心枢纽的多种能源物理互联网络，实现了横向多源互补。其次，信息互联网与能源行业相互促进，信息指导能量，能量提升价值。一方面，互联网催生了能源领域新的商业模式; 另一方面，信息的高效流动使分散决策的帕累托最优替代了集中决策的整体优化，实现资源配置更加优化。最后，能源与信息深度融合，能源生产和消费达到高度定制化、自动化、智能化，形成一体化的全新能源产业形态。 “互联网+ ”是互联网与传统行业融合发展的新业态，互联网与诸多行业的融合，将有效提升实体经济的创新能力，逐步成为我国经济增长、结构优化的新动力。能源是国民经济的基础性产业，是经济社会发展的命脉，事关国家经济社会发展全局。在能源行业改革进入深水期，在行业调整结构迫切需求转型升级的关口，能源行业迎来了一次机遇。“互联网+ ”智慧能源既是能源技术革新，也是一次能源生产、消费和政策体制变革，是推动能源生产和消费革命的强劲引擎，更是对人类社会生活方式的一次根本性革命。“互联网+ ”为传统能源转型发展提供了技术支撑，从能源生产到消费的各个环节进行了大的变革，顺应能源发展的趋势。“互联网+ ”智慧能源能有效解决我国面临着严峻的能源与环境问题。我国的能源结构不尽合理，目前，煤炭占一次能源消费比重高达60%以上。这导致我国经济社会发展与能源消费和环境之间的矛盾日益突出。互联网与传统能源的深入融合，既可提高可再生能源的入网比例，实现能源供给方式的多元化，促进能源结构优化，也可以实现能源资源按需流动，促进资源节约、高效利用，实现降低能源消耗总量，减少污染排放。也就是说，互联网和能源的高度融合，能够最大程度提高能源资源利用效率，降低经济发展对传统化石能源资源的依赖程度，根本上改变我国的能源生产和消费模式，有效解决我国当前能源消费和环境与经济发展之间的矛盾。“互联网+ ”智慧能源能推动我国能源行业体制的变革。我国正处在能源产业结构调整以及体制改革的关键时期。“互联网+ ”智慧能源作为一次能源技术革命，互联共享将会从根本上改变我国的经济产业布局和能源生产消费模式，其高度开放的特性，也会推动我国能源行业体制的变革，提高我国能源行业的整体开放程度。“互联网 + ”智慧能源是多类型用能网络的多层耦合，电力作为重要的二次能源，是实现各能源网络有机互联的链接枢纽，电力互联是实现能源互联的重要途径。“互联网+ ”智慧能源的建设将会最大程度地推动当前我国电力工业体制改革进程，加速相关政策措施的完善以及智能电网等技术手段的研发速度，从而促进我国新型电力工业体系的建设完善。“互联网+ ”智慧能源能够推动区域间电力资源的协调互补和优化配置。未来能源互联网是分布式和集中式相结合的，高度开放式的能源系统。面对我国能源生产与消费逆向分布的格局，未来我国能源互联网的电力网络结构应该是大电网与微电网相结合的布局形式，各个区域各种形式可再生能源都能够通过能源互联网柔性接入，从而进一步推动区域间电力资源的协调互补和优化配置。互联网对于电网跨区的输送能力、经济输送距离、网架结构等方面提出了更高的要求，对电力输送网络的合理布局是实现跨区域能源互联的重要保障。另外，依托于互联网，分布式电源与微电网也是优化电力资源配置的重要手段。微电网凭借其灵活的运行方式、能量梯级利用、提供可定制电源等特性，能够协调控制分布式电源、储能与需求侧资源，从而保证分布式可再生能源的并网需求。“互联网 + ”智慧能源是保证我国能源安全的需要。随着我国经济社会的发展以及传统化石能源的日益枯竭，我国能源依赖进口的比重越来越大，在周边政治环境不稳定的情况下，我国的能源安全问题无法得到保障。互联网和能源的深度融合，是从根本上保证能源安全的有效途径之一。一是通过互联网，可将能源密度较低的可再生能源实现就近配置，降低我国对国外能源资源的依赖程度; 二是互联网具有更大范围的能源资源的调控和整合能力，可大大提高能源资源供给的灵活性和弹性，有效避免能源系统受到大的冲击; 三是利用互联网信息沟通的即时性特征，政府既可通过能源数据分析研究的结果，与公众在能源安全状况等方面做到公开透明的沟通和交流，降低能源安全对经济社会的不稳定影响。同时，还可利用互联网和大数据的结果，对危及国家能源安全的各方面因素进行识别，从而提高我国能源安全管理和预警水平。“互联网+ ”智慧能源是一项复杂的系统工程，面对可能出现的问题，我们应该从以下几个方面解决:1.树立适应“互联网+ ”智慧能源的观念。2.统筹规划和顶层设计“互联网+ ”智慧能源发展。3.集中研究“互联网+ ”智慧能源建设中关键技术问题。4.建立与“互联网 + ”智慧能源发展相适应的监管制度。5.制定与“互联网+ ”智慧能源发展相适应的标准和政策。未来能源之星 可再生能源是指在自然界中可以不断再生、永续利用、取之不尽、用之不竭的资源, 对环境无害或危害极小, 而且资源分布广泛, 适宜就地开发利用。可再生能源主要包括太阳能、风能、水能、生物质能、地热能和海洋能等。开发利用可再生能源和各种绿色能源以实现可 持续发展是人类必须采取的措施。可再生能源经过多年的发展已经开始在世界能源供应的战略结构中占据一席之地, 越来越受到各国政府的重视。开发利用可再生能源成为世界能源可持续发展战略的重要组成部分, 成为大多数发达国家和部分发展中国家 21 世纪能源发展战略的基本选择。 太阳能是人类取之不尽、用之不竭的可再生能源。人类赖以生存的自然资源几乎全部转换自太阳能, 人类利用太阳能的历史可以追溯到人类起源时代。太阳能是人类得以生存和发展的最基础的能源形式, 从现代科技的发展来看, 太阳能开发利用技术的进步有可能决定着人类未来的生活方式。太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量, 是一个巨大、久远、无尽的能源。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳,即使是地球上的化石燃料( 如煤、石油、天然气等) 从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能, 所以广义的太阳能所包括的范围非常大, 狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 风是地球上的一种自然现象,它是由太阳辐射热引起的。太阳照射到地球表面,地球表面各处受热不同, 产生温差,从而引起大气的对流运动形成风。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约2%转化为风能, 但其总量仍是十分可观的,比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。风能与其他能源相比, 有其明显的优点: 蕴量巨大、可以再生、分布广泛、没有污染。风能和阳光一样, 是取之不尽、用之不竭的可再生能源; 风力发电没有燃料问题, 不会产生辐射或空气污染; 而且从经济的角度讲, 风力仪器比太阳能仪器要便宜很多。风能, 作为一种无污染、可再生且运行成本低廉的新能源, 有着巨大的发展潜力和广阔的市场前景。风能储量很大、分布面广, 合理利用风能, 既可减少环境污染, 又可减轻越来越大的能源短缺的压力。 自然界中的水在流动过程中产生的能量, 称为水能。它包括动能、势能和压力能三种形式。许多世纪以前, 人类就开始利用水的下落所产生的能量。最初, 人们以机械的形式利用这种能量。在19世纪末期, 人们学会将水能转换为电能。早期的水电站规模非常小, 只为电站附近的居民服务。直到高压输电技术发展、水力交流发电机发明后, 水能才被大规模开发利用, 并从这种大规模的发展中获得了益处。目前水力发电几乎为水能利用的唯一方式, 故通常把水电作为水能的代名词。当前, 全世界大约 20%的电力是来自水电。水电是目前唯一一种技术上比较成熟的、可以进行大规模开发的可再生能源。水力发电的水量主要靠河流和降雨, 虽然具有随机性, 但是通过建造水库, 水量是可以积聚、储存的, 因此水电可以在一定的时间阶段内被人为控制。水力发电的这一优点使其除了提供可再生的清洁能源外, 还具有水电机组的启动、停机迅速, 可用来调整负荷, 在电网中进行调峰、调频和作为事故备用。现代电网的规模正在日益扩大, 不仅有全国联网, 有的地区甚至具有了统一的跨国电网, 虽然自动化、信息化、控制技术日益提高, 但因电网运行复杂, 情况多变, 及时调节和保障安全困难很多, 如果电网中缺少必要的调节备用电源, 难免事故频发。现代电网供电的效益、安全不能缺少强大的可快速调节的发电装机容量。目前对电网负荷方便、快速的调节, 大都依赖于大容量水电站或者专门建设抽水蓄能电站。因此, 世界各国近年来对抽水蓄能电站的建设非常重视, 在一些发达国家, 抽水蓄能电站的作用已经超过常规水电。目前, 抽水蓄能电站的研究已成为水电建设中专门的重大学科。可以这样比喻, 对于大型电网来说, 水电与风能、太阳能发电的区别在于:水电的作用等于风能或者太阳能电站再加上抽水蓄能电站。 生物质能是以生物质为载体的能量。生物质是指一切有生命的可以生长的有机物质, 包括动植物和微生物。所有生物质均具有一定能量, 生物质能是由太阳能转换而来的, 它是地球上的绿色植物、藻类和光合细菌通过光合作用贮存的化学能。在各种可再生能源中,生物 质能是独特的,它是贮存的太阳能, 更是一种唯一可再生的碳源, 可转化成常规的固态、液态和气态燃料。生物质遍布世界各地, 其蕴藏量极大。每年通过光合作用贮存在植物的枝、茎、叶中的太阳能, 相当于全世界每年耗能量的10倍。世界上可以作为可再生能源利用生物质资源数量庞大, 形式繁多, 包括木材及森林工业废弃物;农业废弃物; 水生植物; 油料植物; 城市和工业有机废弃物; 动物粪便等。 地热能来源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地下水的深处循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后, 把热量从地下深处带至近表层。在有些地方, 热能随自然涌出的热蒸汽和水而到达地面, 这种热能的储量相当大。地热能集中分布在构造板块边缘一带、该区域也是火山和地震多发区。地热能是来自地球深处的可再生热能。如果热量提取的速度不超过补充的速度, 那么地热能便是可再生的。地热能在世界很多地区应用相当广泛。一望无际的汪洋大海,不仅为人类提供运、水产和丰富的矿藏, 而且还蕴藏着巨大的能量。通常海洋能是指蕴藏在海水中的可再生能源, 海洋通过各种物理过程接收、储存和散发能量, 这些能量包括: 潮汐能、波浪能、海洋温差能、海洋盐差能和海流能( 潮流能) 等, 更广义的海洋能源还包括海洋上空的风能、海洋表面的太阳能以及海洋生物质能等。潮汐能和潮流能来源于太阳和月亮对地球的引力变化, 其他均源于太阳辐射。全球海洋能的可再生量很大, 上述五种海洋能理论上可再生的总量为766亿千瓦。虽然海洋能的强度较常规能源为低, 但在可再生能源中, 海洋能仍具有可观的能流密度。未来能源的结构按照以往的能源发展惯性推测: 2025年世界能源总消耗量将是1990年的2倍, 2050年将是1990年的3倍,而2100年将是1990年的4倍或5倍。目前被认为是发展中的国家将是这种增长的主体,这些国家的总能源使用量将在2050年左右超过工业化国家,且到2100年时会达到占全球能源的2/3或更多(目前约为1/3)。从能源结构的历史发展趋向看到: 从19世纪后半叶到20世纪末,生物质燃料的相对比例逐步下降,而21世纪其比例又开始回升。 1910年左右的前50年内,煤应用比例大幅度上升,每10年增加约8%;其后一直处于下降趋势,每10年下降约3% 4%。 20世纪初到1980年左右,油的相对应用比例不断提高;自1980年以后,其应用比例开始呈下降趋势。自20世纪初到21世纪中叶,天然气的相对应用比例会不断提高。整个20世纪直到21世纪,水能的应用比例相对稳定不变。自20世纪中期以后,核能与太阳能的应用比例却在不断的升高,而太阳能的比例增长呈现出比核能提高更快的趋势。世界能源结构已经开始向多元化方向发展。不过,即使到21世纪的后半叶,预计化石燃料仍占能源总量的大半。未来能源的发展战略 我国油气可采资源量很高，但与世界平均水平相比，我国油气资源却相对贫乏。目前，我国石油资源勘探程度较高，储量、产量增长的潜力有限，石油在未来一次能源消费中的比例只能略有上升，保持在25%-26%；而天然气资源勘探程度却很低，正处在高速发展阶段。天然气在未来一次能源消费中的比例有望较快增长，预计从2000年的2.5% 上升到2015年的9.4%。与之对应，煤炭消费比例会有所下降，但不会改变煤炭在一次能源消费中的首要地位。为此，根据我国油气资源、能源消费和能源需求变化等特点，对未来能源发展战略提出5条建议：节能降耗，提高能源利用率，实施可持续发展战略；大力发展洁净煤技术；依靠科技进步，加大油气勘探开发力度，优化能源结构；实施“走出去”战略，积极参与国际油气市场；积极开发新能源，实现能源供应多元化。 节能降耗，提高能源利用率，实施可持续发展战略。一方面，从近中期看，我国单位GDP能耗与发达国家相比会有相当大的差距，仍有较大的节能潜力；同时这一时期也是经济、人口持续增长的时期，能源需求增长的压力也较大。另一方面，近年来我国节能工作取得了很大的进展，“九五”期间，万元国内生产总值能耗下降25%。据测算，2001-2015年均节能率将为 4.0%左右。 因此，我国国民经济实现可持续发展，必须要正确处理好经济建设和人口、资源、环境的关系，使之协调发展。未来经济发展对能源的需求不能走完全依靠开发能源和进口能源的道路，必须继续依靠科技进步、优化能源结构及调整产业结构、产品结构等措施，降低单位GDP能耗，提高能源利用率，实施适合国情的可持续发展能源战略，坚持资源开发和节约并举、把节约放在首位的方针。大力发展洁净煤技术。在今后相当长的一段时间里，煤炭仍将是我国一次能源消费的首要能源，为了有效解决大量使用煤炭所带来的环境污染问题和铁路运输压力问题，必须大力发展洁净煤技术。洁净煤技术是煤炭高效、洁净燃烧和转化为电、液体燃料、气体燃料，从而解决油气短缺等能源安全问题的技术。因此，洁净煤技术是通向能源可持续发展的桥梁，是我国能源发展的必然选择。今后重点应推广煤炭的选洗技术，提高煤炭选洗加工比例；发展坑口发电，减少运输量和能源利用率；发展煤炭气化和液化新技术，从根本上解决直接燃烧煤炭所带来的环境问题。 依靠科技进步，加大油气勘探开发力度，优化能源结构。要从战略上把国内天然气资源勘探开发放在突出位置，以“西气东输”工程为契机，以勘探为龙头，以产业政策为支撑，加大管线建设和消费市场开拓力度，上中下游协调发展，大幅度提高天然气产量。实施“走出去”战略，积极参与国际油气市场。我国在开拓海外油气勘探开发市场方面，起步较晚，考虑到投资安全和石油运输安全，今后首先应以资源基础、地理条件和地缘政治条件相对较好的独联体地区、北非地区、中东和亚太地区为重点对象，开展油气田的勘探开发，开拓发展空间。积极开发新能源，实现能源供应多元化。我国煤层气、致密气、油页岩、超重质油等非常规油气资源也比较丰富，有一定的发展潜力。此外，我国幅员广阔，各地区自然条件、经济发展水平和经济地理位置差异很大，因地制宜利用各种能源十分必要，我国水能、风能、太阳能、地热和生物质能等可再生资源非常丰富。未来能源的有关问题科技在解决能源问题上发挥着越来越重要的作用。环境成为左右能源开发和消费的重要因素。解决全球能源问题亟需建立全球能源管理机制。石油峰值论推动各国加快屯油备荒。跨国石油公司控制国际能源市场的时代一去不复返。能源供需大国均需大打能源牌。中东和北非产油区的重要性不减反增（其石油储量很多，占全世界总储量的66%。天然气约为45%。产量份额还在增加。2030年左右油气能源消耗仍占总能源消耗的90%）。未来能源的新宠页岩气，是从页岩层中开采出来的天然气，是一种重要的非常规天然气资源。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。较常规天然气相比，页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点，这使得页岩气井能够长期地、稳定地产气。我国西南地区蕴含丰富的页岩气资源，但页岩气储集层渗透率低，开采难度大。相关资料显示，我国页岩沉积时代早、埋藏深，勘探开发的难度大，目前并无企业掌握水力压裂核心技术。目前，很多美国的页岩气开采公司正急切地等着中国的页岩气开采市场放开，他们有技术，希望能跟国内的公司合作，在中国页岩气市场分得一杯羹。这种情况利弊都有，关键看政府的政策怎么定，监管如何落实。如果按照2020年页岩气产量达到600亿1000亿立方米来计算，未来十年需要至少投入4000亿6000亿元。如此庞大的投资，如果没有合理机制的管理约束，将很难达到预期的成效。除此之外，国内天然气定价机制也不尽合理，这将会影响页岩气开发的经济性。我国页岩气革命的崛起之势锐不可当。页岩气开发，对于提高能源安全，应对气候变化和解决过度依赖煤炭所造成的空气污染问题，无疑是一方良药。然而，良药苦口。盲目的高速跃进不应成为这场革命的主色调，只有理智、冷静、客观、合理地开采，方能苦尽甘来。未来能源的开发人类社会的发展伴随着各种能源的开发和利用，能源不仅为人类社会带来进步，随着全球人口数量的上升和经济规模的不断增长，也带来了环境问题，困扰着人类。全球气候变化问题的出现使人类更加关注能源的开发利用，加快了节能减排、由高碳能源向低碳和无碳能源转变的步伐。特别是2009 年底哥本哈根会议的召开，开启了世界走向低碳能源的新时代。 对于如何实现能源的低碳化，存在两种观点：一种是主体能源由化石能源向新能源和可再生能源转移，如非化石能源对高碳能源的替代；另一种是高碳能源的低碳化利用，即采用洁净煤技术大量减少碳排放。针对中国以煤炭为主的能源结构，对于未来能源发展，一方面要稳定传统化石能源的发展，提高煤炭清洁、高效利用率，开拓国内外油气市场，大力加强非常规天然气资源的开发利用；另一方面要通过学习和借鉴国外先进技术，坚持自主创新，提高能源开发利用水平，大力发展新能源和可再生能源。在这一总体思路的指导下，未来油气勘探开发将主要集中在以下4个方面：1）研发新技术，提高老油田采收率。2）注重低渗透油气资源勘探。3）海上油气勘探区域逐步由浅水转向深海。4）加大海外投资力度，加强国际合作。随着国际油价居高不下，以致密砂岩气、页岩气、煤层气等为代表的非常规能源，已引起世界能源巨头的广泛关注，无论是发达国家还是发展中国家均积极致力于非常规能源开发技术的研究。人们将步入低碳时代，传统化石能源的使用将逐渐减少，取而代之的是绿色能源、可再生能源。发展绿色能源是实现低碳经济的重要举措，也是减少CO2排放最直接最有效的手段。因此，随着常规化石能源逐渐走下舞台，煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规能源将崭露头角，为世界能源供给提供可靠保证。中国发展非常规油气正是“未雨绸缪”的考虑。国际能源格局变幻莫测，中国正面临着来自各方面的挑战：能源的生产量不能满足增长的能源消费需求；能源消费结构不合理，能源利用效率不高；开发和利用新能源和可再生能源的技术相对匮乏；供需矛盾和资源环境制约长期存在。综合分析国内外能源发展现状，对中国能源发展战略特提出以下4点建议：1）坚持高碳能源低碳化利用，提高能源利用率。2）提倡使用低碳能源，大力发展非常规油气。3）加强国际合作，开拓海外油气市场。4）大力发展各种新型低碳能源和可再生能源。未来能源发展趋势全球化石能源的枯竭是不可避免的，预计将在本世纪内基本开采殆尽。全球石油探明储量可供生产的约40a，天然气和煤炭则分别可以供应65a和155a。中国是世界能耗大国，面临的形势更加严竣，未来的我国能源结构也将会发生较大的变化。中国是世界煤炭生产大国，也是消费大国。目前煤炭在能源消费结构中占据主体地位，中国煤炭储量丰富，按照目前的开采速度，在未来的几十年煤炭将在能源结构中的比例会有所降低但仍将占主导地位。按照目前开采速度，20 a 之内我国石油将开采殆尽，石油在我国能源结构中的地位将慢慢削弱。我国天然气储量丰富，每年生产量都在大幅度递增，随着我国综合国力的不断提升，新技术的引进及提高，天然气工业必将得到快速发展。 根据欧洲JRC的预测，到2030年可再生能源在总能源结构中占到30%以上，太阳能光伏发电在世界总电力的供应中达到10%以上；2040年可再生能源占总能耗50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末可再生能源在能源结构中占到80%以上，太阳能发电占到60%以上，显示出极其重要的战略地位。由此可推断，在未来可再生能源在我国的能源结构中所占的比例也会相应的提高。在现有的基础上, 核能技术必将越来越成熟,核能在我国的能源结构中的重要地位定会越来越得到加强。迄今为止，在世界各地的海洋及大陆地层中，已探明的“可燃冰”储量已相当于全球传统化石能源储量的两倍以上。同等条件下，可燃冰燃烧产生的能量比煤、石油、天然气要多出数十倍，并且具有使用方便、燃烧值高、清洁无污染等特点，是公认的地球上尚未开发的最大新型能源，被誉为 21世纪最有希望的战略资源。在科技部支持下，我国有关海域天然气水合物的 863 项目、973 项目已经启动，相关调查及开发技术研究也已纳入国土资源部“十二五”规划，与加拿大、德国等的国际合作正在推进。我国已在永久冻土区成功获取“可燃冰”，这对于我国未来的能源接续利用格外重要。我国是世界上第三冻土大国，冻土区总面积达215万 km2，具备良好的天然气水合物赋存条件和资源前景。据科学家粗略估算，远景资源量至少有350亿t油当量。不久前，在我国的南海也发现储量丰富的可燃冰。我国在冻土区及海域发现这一潜在资源，必将极大地开拓人类寻找新资源的视野，为我国经济社会可持续发展提供新型能源。前我国的能源消费以煤炭、石油等化石能源为主，随着化石能源资源的逐渐枯竭，新能源（可再生资源、核能、可燃冰等）必将取代它们而发挥主要作用，未来的能源结构将会进行很大的调整。未来能源的消费 要减少我国未来能源消费中SO2、NOx和烟尘等的生成量,必须减少未来煤炭的消费量,或者对煤炭的选、洗、液化和气化等精加工,尽可能地减少煤炭的直接燃烧.要减少我国未来CO2的排放量,则要减少我国未来化石燃料的消费总量.在能源消费总量难以减少的情况下,要充分开发利用水能、核能以及太阳能、风能等可再生能源来替换煤炭、石油和天然气等化石燃料.当前我国能源效率低,产业部门能源强度高,以煤为主的能源消费结构难以得到改变,因化石燃料特别是煤炭的直接燃烧导致我国大气环境污染严重.要实现我国到2040年能源消费量“零增长”的目标困难很大.在2050年前,由于我国经济增长速度相对较快,特别是在2040年左右我国第三产业增加值年均增长率在5%左右的情况下,要实现能源消费的“零增长”,相应地,我国在那时产业部门能源强度已经比较低的情况下其年均下降率要保持在4%以上,这是比较困难的.但是,我国应努力实现在2040年左右化石燃料消费量的“零增长”,充分利用水能、核能以及大力开发风能、太阳能等清洁可再生能源,实现我国第3步战略目标和可持续发展战略.关于能源安全能源是国民经济可持续发展的基础，可持续能源战略对保障国家能源安全具有重要意义，能源安全与能源战略日益成为当前国际社会和国家安全战略中备受关注的重大问题。国家能源安全战略是能源可持续供给、社会经济健康发展、突发事件合理应对、生态环境安全的重要保障;中国能源安全的路径应从能源供给安全、能源生产和使用安全、能源运输安全、能源环境安全及能源安全预警机制等方面进行选择;健全能源管理体制、能源政策、能源市场、能源技术、能源战略储备、提高输送能力、能源环境与节能是能源安全战略框架的重要内容。并提出以下建议:建立国家能源安全综合协调机构;运用市场机制提高能源效率，促进能源利用多元化;加快替代能源和新能源的技术研发;加强能源资源的战略储备。 为保证能源可持续供应，各国纷纷制定国家性、区域性、部门性的能源战略。近年来，对于能源战略的研究主要集中在5个方面: 一是能源形势宏观分析与能源技术发展战略; 二是能源战略储备与国家能源安全; 三是石油市场发展战略; 四是低碳能源战略; 五是可持续能源政策。能源发展战略是为适应国民经济和社会发展的需要，对一个较长时期内能源总体发展的谋划和设计，包括制订能源发展的战略思想、战略原则、战略目标、战略方针、战略步骤和战略重点。它具有长期性、全局性、目的性、综合性、合理性的特点。国家能源战略理念将发生六大转变: 一是从偏重保障供给为主，转变到科学调控能源生产和消费总量，以能源消费调控促发展; 二是从严重依赖煤炭资源向绿色、多元、低碳化能源发展; 三是从过度依赖国内能源供应，要转向立足国内和加强国际合作; 四是从生态环境保护滞后于能源发展，向生态环境保护和能源协调发展转变; 五是从资源依赖型的发展模式，向科技创新驱动型的发展模式转变; 六是从各能源品种独立发展向多种能源互补与系统的融合协调转变。 中国尚没有一个统一的国家能源发展战略，主要原因是: 能源( 石油、天然气、煤炭、电力) 分属不同的部门和行业管辖，条块分割明显; 各个能源行业，如石油、煤炭、电力，都有自身的发展战略; 中国国土面积大，能源资源的地区分布极不均衡，必须制定各具特色的区域性能源政策。因此，本文力图从系统的角度，分析中国制定综合的国家能源安全战略的重要性，提出保障国家和区域能源安全的选择路径，并构建国家能源安全战略框架，为制定我国长期能源安全战略提供参考。制定国家能源安全战略的重要性。1）保障能源可持续供应。2）应对突发事件。3）降低碳排放量，改善能源环境。4）可持续能源战略是社会经济发展的重要保障。 能源安全所要追求的是以最低的经济代价获取所需能源。能源供给安全是指对国家经济社会和国防安全具有重要影响的能源资源，特别是石油得到可靠而合理的供应，它取决于一个国家或地区经济发展和社会进步对能源的需求以及可供能源的保障程度。保障能源供给安全需要加快国内资源的勘探和开发，同时充分利用国外市场，国内和国外两个市场相结合，提高资源利用效率。能源生产和使用安全及能源环境安全是国家能源安全的前提和基础。构建以人为本的和谐社会，需加强能源资源管理，保障能源生产和使用安全，其中以煤炭安全生产和核能源安全利用最为重要。能源生产和使用安全水平的提高有利于消除能源安全利用的隐患，提高能源利用的效率和水平。能源环境安全在能源安全中的重要性日益受到人类社会的重视，首先，环境是人类生存和发展所需要的一切能源资源的载体，在资源的开发利用过程中自然环境遭受的破坏日益严重。其次，随着经济发展和社会进步，人类对自然环境提出了更高的要求。煤炭清洁利用、降低能源强度和大力开发利用新能源是保障能源环境安全的重要内容。能源安全战略 我国能源安全战略。1）深化能源管理体制机制改革。能源管理体制机制是确保能源安全的基础和根本，我国必须进一步深化能源管理体制改革，完善国家能源管理体制和决策机制，加强部门、地方及相互间的统筹协调，强化国家能源发展的总体规划和宏观调控，着力转变职能、理顺关系、优化结构、提高效能，形成适当集中、分工合理、决策科学、执行顺畅、监管有力的管理体制，进一步深化能源投资体制改革，建立和完善投资调控体系。2）优化能源结构。随着我国经济的发展，我国能源结构以煤炭为主体、清洁优质能源比重偏低的矛盾和问题越来越突出。加大能源结构的优化调整，积极发展清洁优质能源刻不容缓。优化能源结构，根本在于落实科学发展观，实行多元化、清洁化发展，主要有以下几点建议：加快推进煤炭的清洁利用。大力发展常规核电。加快可再生能源的发展。加快先进电力系统建设。（在我国，能源资源分布和能源消费中心分布不均衡，要求我们必须加快建设以特高压为骨干网架、各级电网协调发展的坚强智能电网。一是加快电力通道建设，实现能源资源更大范围内的优化配置；二是适应新能源和清洁能源发展需要，提升电网的新能源并网接入能力。）3）建立完善的能源战略储备体系。随着我国能源需求的不断增长以及能源供给安全风险的增大，我国应加大力度建立和完善能源战略储备体系：确立合理的石油储备量。规定电煤战略储备的适宜天数。有计划有选择地实行地下自然储备，对一些大油井、大煤田有意识地进行封存，到急用时才开启。4）加快推动能源技术进步和新能源的研发。我国应积极开发和推广节约、替代、循环利用和治理污染的先进适用技术，逐步建立企业为主体、市场为导向、产学研相结合的技术创新体系，加快推进能源技术进步，努力为能源安全提供技术支撑。可通过大力推广节能技术、推进关键技术创新、提升装备制造水平、加强前沿技术和基础科学研究等方法加快能源技术的研发。5）走能源节约型发展道路。为实现我国能源的可持续发展，确保能源安全，应积极走能源节约型发展道路。提升节约资源的战略地位。改变资源粗放型消耗现状。6）强化能源领域的国际合作与能源外交。我国能源安全不仅要立足国内能源供应，而且要充分利用国际优质能源资源，充分发挥国内国外 2个市场、2 种资源的积极作用。第一，实施“走出去”的能源发展战略，参与国际能源市场秩序建立。实施“走出去”战略要重点做好：政府在开展国际政治活动和制定对外政策时，充分考虑能源安全因素，要通过首脑外交、周边外交、多边外交、经济外交、区域外交和大国间外交等多种外交手段，为我国能源安全创造有利的国际环境。建立健全企业境外投资管理制度，调整国家现行税收、信贷和外汇政策，设立海外能源开发专项基金，鼓励能源企业投资国际能源产业和利用能源资源丰富国家的市场开放机会，推动我国国有大企业进入国际能源市场，以获得更多的能源资源，“走出去”参与国际资本市场和能源市场竞争。第二，实施多元化能源战略。我国石油进口来源过度集中在中东存在很大的风险，必须积极拓展能源供应源。实施石油进口地域多元化，从以进口中东石油为主转向逐步扩大拉美、非洲、中亚、俄罗斯及其他周边国家和地区的石油进口，以分散进口风险。实施石油生产及种类多元化。实施国内和国外生产相结合战略以提升我国石油产业竞争力；确定可调整的原油、成品油的进出口比例以稳定国内油市；引进国外资金和技术，提高上游企业石油开采效率，扩大石化及相关产业部门生产规模，以增强石油企业国际竞争力。实施能源战略结构多元化。逐步建立结构多元化的能源战略，充分利用生产、贸易、金融及国际合作、经营管理等各种要素单元，提升能源安全性。第三，加强对外能源合作。我国的能源安全必须进一步加大与他国和相关能源国际组织的合作力度：与主要生产国和消费国的合作，包括加强中美、中俄、中日能源合作，我国与东盟的能源合作关系等。与国外能源公司的合作，包括与东道国能源公司、跨国能源公司的合作等。加强与相关国际组织的合作，与联合国、世界贸易组织、国际能源机构、石油输出国组织、欧洲能源宪章、东亚和中亚有关国际组织 （东盟 10+3 能源合作机制和“上海合作组织”），以及与国际投融资机构等的合作关系。7）提升海外利益保护能力和远洋运输能力。第一，加快海军建设。第二，加快提升运输能力。提升我国能源运输能力主要从以下几个方面着手：把能源运输归入国家能源安全战略框架之中，从供应链安全的角度出发，支持我国能源运输企业的发展；扶植我国大型油轮船队进入资本市场；鼓励油公司和船公司的战略合作，促进国内油公司和船公司建立紧密的战略合作关系；防止重复投资和无序竞争，保障我国能源运输业的健康发展。能源安全问题世界经济全球化和全球性问题的兴起，导致能源安全观的重塑，追求供需安全的传统能源安全观正被一种新的综合能源安全观取代。综合能源安全观不仅涵盖了供应安全和需求安全，而且广泛地涉及环境、气候和人的安全。在全球化背景下，世界各国普遍面临一些重大的能源安全问题，包括能源储量集中于战略空白区、能源需求的集中、能源资源密集型国家去稳定化、不可抗力、能源运输阻塞点、不确定的投资环境、资源民族主义和气候变化。除了这些具有普遍性的能源安全议题外，中国能源安全还有其特殊性，化石能源峰值，即煤炭、石油和天然气消耗过快，不仅制约了化石能源体系的可持续发展，而且进口依赖度将不可逆转；从全球化时代的综合能源安全观来看，中国严重依赖煤炭，形成了一种不安全的能源消费结构；在当前能源消费结构下，中国在全球气候变化谈判中将面临更大的减排压力。因此，能源安全的根本之路在于加强新能源、可再生能源及其相关技术的投资与研发，不断扩大新能源和可再生能源在能源消费结构中的比例。归根结底，在国际气候变化谈判的框架下，重构能源消费体系对于解决上述所有安全问题都具有决定性意义。从能源进口国来说，能源供应安全是指以一种不中断经济进程的方式以及合理的价格水平满足其消费需求。包括四个层次 ：（1）由于基础设施故障、自然灾害、社会动乱、政治行动和恐怖袭击，对能源供应造成物质性破坏 ；（2）为满足未来不断增长的能源需求，长期能源供应的可获得性 ；（3）能源短缺、价格大幅波动或价格冲击对经济活动和公众造成有害影响 ；（4）恐怖袭击导致的其他破坏，如人员伤亡、严重的健康问题或巨额财产损失。“能源安全”可被定义为“在社会经济发展不受物质制约和尽可能高能效的前提下，在最后消费和经济价格水平上，在数量和时间方面，可用能源供应的可获得性。” 换言之，消费国的能源安全就是“4As”，即能源资源获得性（availability）、能源运输获得性（availability）、可支付性（affordability）和可接受性（acceptability）。从能源输出国来说，能源安全就是需求安全。能源安全中最重要的是石油安全。根据联合国的定义，石油安全就是经济社会发展所需要的石油能在一定价格下保持稳定、连续供给不受威胁的状态。具体包括五个方面：需求、供给、价格、运输和资源。其中供给和需求是两个主要因素，价格是需求与供给趋于平衡或失衡的信号或表现形式，运输和资源总量是两个基础性因素。石油供给安全包括两层内涵 ：第一，狭义的供应安全，保证国家在战争状态下的石油供给不受外部势力的控制，尤其是不能受到敌国的支配，以便维持战争机器的运转。第二，广义的供应安全，在任何情况下，石油供应足以使国民经济以政治上可接受的形式运转下去。石油安全是国家经济安全的重要组成部分，石油从一种重要的战略资源上升为事关国家非传统安全的主要因素。影响全球石油安全的因素包括 ：（1）全球石油需求不断增长，而供应呈现出增速递减的趋势；（2）国际油价保持高位运行；（3）石油跨国运输面临着地缘政治斗争的影响；（4）石油净出口国越来越少及非市场因素的影响 ；（5）主要消费国进口来源多元化面临挑战。在上述因素的共同作用下，当代世界能源安全处于一种脆弱的状态，这种状态反过来强化了国际政治纷争。随着全球性问题的兴起，国际社会日益重视能源与环境、气候变化的关系，提出了综合能源安全观，它涵盖三个因素 ：供应的可靠性、供应的可负担性和环境友好性。能源安全内涵的扩展，说明各种能源行为体越来越关注全球共同利益。能源安全问题错综复杂，受到各种因素的影响，这些因素来源于世界经济和国际关系的许多领域，包括政治、经济、金融、技术、社会、法律、地理和环境等各个领域。政治因素包括 ：石油输出国的体制不稳定 ；国际冲突 ；恐怖主义的全球化 ；“资源民族主义”的兴起。经济金融因素包括 ：普遍增长的世界经济和石油进口需求 ；石油需求逼近石油供应极限 ；潜在的供应中断引起价格波动 ；包括电力部门在内的所有能源工业的投资不足 ；对中东以及其他产油区探明石油储量数据的怀疑 ；外国投资市场准入的限制及投资的不确定性。地理和环境因素包括 ：气候变化和被称为“上帝行为”的天灾 ；环境污染 ；世界油气资源及探明储量集中于少数地区 ；石油和天然气开采转向深海和极地 ；消费国的供应线延长。社会和法律因素包括 ：产油国严格限制外国资本开发油气蕴藏 ；产油国要求能源企业承担更大的社会责任。就全球能源安全的共性来说，能源安全受到以下主要因素的支配 ：储量的集中和储量 - 消费的空间分离、供求关系紧张、产油国政治动荡、突发事件和投资的不确定性。在这种背景下，观察家纷纷预言石油供应紧张时代即将来临，人们日益担心世界石油资源即将耗竭。国际能源安全问题。（一）能源储量集中于战略空白区。世界主要能源资源的储量具有两个特点。第一，绝大部分石油集中于欧佩克国家。第二，全球55%以上的石油和70%以上的天然气储量位于所谓战略空白区（strategic ellipsis），即从亚欧大陆中部的海湾、中亚里海到西伯利亚的巨大弧形地带。油气资源集中分布于政治不稳定的波斯湾、中亚里海、西非和拉丁美洲，带来了各种风险。首先，在战略空白区，石油财富刺激了一些国家扩张领土和追求威望的政治动机，加剧了这些国家之间的对立和冲突。其次，近年来欧佩克国家实行石油限产政策以提高“租”的行为不断推动油价上涨，使消费国遭受巨额的经济损失 ；俄罗斯、委内瑞拉和伊朗等国不断强化政府对能源部门的控制，并利用石油资源推进其外交目标。最后，地理分布的不平衡性加剧了地缘政治竞争，刺激了霸权国的危机意识，为了牢牢控制中东石油，美国屡次在海湾地区用兵，使世界主要产油区的局势更加动荡，加深了其他能源消费国的安全危机。在这种情况下，能源消费国出现了两种完全相反的安全观 ：一种认为，世界日益依赖从不稳定的中东地区进口石油，能源安全就是寻求与中东石油输出国保持密切的外交关系，以扩大自中东地区的石油进口。另一种认为，海湾产油国易受各种干扰因素的制约，供应安全就是尽可能降低对中东石油的依赖度。美国的能源安全观存在着内在矛盾，一方面美国作为世界霸主不能听凭海湾产油国在国际能源体系中发号施令，因此美国总是设法控制海湾地区。另一方面美国自卡特政府以来就试图寻求能源自立之路，以摆脱对中东石油的高度依赖。（二）能源需求的集中。能源需求的集中是全球经济发展不平衡的结果，客观上受到能源地理分布不平衡的制约，两大不平衡把世界划分为生产和消费两个影子集团。（三）能源密集型国家的去稳定化。能源密集型国家的去稳定化（Destabilization）是指这些国家经常出现国内政治动荡不安的局势，有时导致政府倒台或体制变迁，继而导致该国能源政策的变化。能源密集型国家具有一些共同的特征 ：经济不振、治理失灵、缺乏民主、政治动荡和冲突。（四）不可抗力。不可抗力主要指战争和作为“上帝行为”的自然灾害。国家间战争和国内武装冲突一直是全球能源安全的重大威胁因素。战争或内战与能源供应之间的关系是双重的。第一，战争通常会导致中短期能源供应损失，因为战争可直接破坏石油生产、运输设施，削弱交战国的生产和出口能力。第二，战争导致投资减少，对长期供给能力产生影响。第三，油气财富加剧腐败和贫富差距，从而引发中央与地方之间、族群之间的利益矛盾，很多情况下这些矛盾最终升级为武装冲突，反过来又影响能源生产和国际贸易。第四，围绕