构筑能源新体系 助推“能源革命”
能源是人类社会生存和发展的三大支柱之一，是我国现代化的基础和动力。我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，但长期以来，“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特点，使得我国能源供应安全压力增大、能源资源约束日益加剧、生态环境问题突出。
加快构建清洁、高效、安全、可持续的能源新体系，对我国抢占新一轮能源革命战略制高点、保障国家长远利益至关重要。
近日，在“中国科学院大连化学物理研究所发展战略研讨会暨七十周年所庆纪念大会”上，近百位能源化工领域专家学者和企业界代表聚焦变革性能源科技创新与产业发展，为能源新体系建设出谋划策。
化石能源清洁高效利用是关键
“尽管非化石能源总量有明显增加，但在未来一段时期内，以煤炭为主的化石资源仍然是主体资源。”中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民说。
来自国家统计局的数据可证实这一论断。2018年，全年能源消费总量46.4亿吨标准煤，比上年增长3.3%。煤炭消费量占能源消费总量的59%；天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的22.1%，可再生能源发电装机量达到7.28亿千瓦，同比增长12%。此外，原油对外依存度从2010年的53.8%迅速飙升到2018年的71%，天然气也提升至43.9%。
然而，这种以化石能源为主的能源消费结构带来诸多弊病。
一方面，石油、天然气资源对国外进口依赖程度高，严重威胁我国能源供应安全；另一方面，大规模化石能源开发利用排放了大量二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物，导致生态环境恶化，大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源转型。此外，高碳化石能源的消耗还导致大量二氧化碳等温室气体的排放，减排压力巨大。
在当前形势下，煤炭资源仍十分重要，推动以煤炭为代表的化石能源高效清洁利用，实现绿色低碳发展是能源转型的关键。
煤化工清洁利用主要分两方面，且已经形成了一批核心技术，目前，正处于完成工业示范并大规模推广应用的有利时期。一方面，通过高效转化，实现化学品生产。比如，发展以煤为原料的现代煤化工，通过气化、液化、新型焦化等途径制取油品和替代石油制取大宗化学品，刘中民团队在煤炭经甲醇制烯烃以及煤基乙醇技术上取得多项创新成果并实现产业化。
就在9月15日，中国科学院院士、大连化物所研究员包信和团队与陕西延长石油(集团)有限责任公司研发的煤经合成气直接制低碳烯烃技术取得工业试验成功，为我国进一步摆脱对原油进口的依赖，实现煤炭清洁利用提供了一条全新的技术路线。
另一方面，通过煤炭燃烧和催化转化过程中的技术革新，实现煤化工的清洁燃烧。目前，我国燃煤发电净效率已突破50%，在煤电能耗、污染排放等方面的控制达到了世界领先水平。
中国科学院院士、华东师范大学终身教授何鸣元从“绿色碳科学”概念出发，提出在化石能源利用时解决好碳循环严重失衡问题。他表示，当化石能源加工利用产生二氧化碳时，可以通过化学循环或者生态循环的方式，使之又变为燃料和化学品，尽量接近碳循环平衡。
“集中排放的二氧化碳必须以工业的方式来解决，我国‘二氧化碳化工’研究正引领世界二氧化碳资源化利用的正确方向。”何鸣元说。
可再生能源成为主攻方向
当前，世界能源结构正处于从高碳到低碳以至走向无碳的过渡期。纵观全球，风能、、生物燃料等可再生能源技术研发活跃，主要发达国家和地区提出了海上风电发展战略，加速推动海上风能产业发展；深化布局光伏发电全产业链创新。此外，在纤维素乙醇、藻类生物燃料等生物能源技术领域也取得了重要进展。
如果说化石能源清洁利用是我国在能源转型过程中的“一条腿”，那么新能源和可再生能源则是其中不可忽视的“另一条腿”，它是优化我国能源结构的主攻方向。我国《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》中指出，到2030年和2050年，非化石能源占比要达到20%和50%，实现这一目标，任重道远。
“可再生能源的发展势不可挡，也是全世界各国共同倡导和重视的方向。可再生能源逐步替代化石能源已成为必然趋势。”中国科学院院士、大连化物所研究员李灿说。
他建议，加快发展太阳燃料技术。在李灿看来，我国可再生能源资源丰富，尤其西部大部分地区光伏和风电潜力巨大。其中，西南地区可大力开发利用水电，沿海又有丰富的风电资源，这些可再生能源的区域分布正符合我国区域经济的能源需求，若将这些可再生能源部分转化为太阳燃料，既解决储能问题，又可通过智能电网合理调配可再生能源满足多元化的市场需求，将电能和化学能优化互补，大大缓解我国对国外石油(化石燃料)高度依赖的国家能源安全问题，将成为同时解决我国能源问题和环境生态问题的一种方案。
此外，氢能源和甲醇燃料也成为全球新一轮的发展热点，尤其是以燃料电池为代表作为应用工具正在多个领域进行商业化运营。
南方科技大学清洁能源研究院院长刘科表示，“抓住了氢能源的平衡，就抓住了能源的核心。”他指出，氢燃料电池的未来在液体甲醇，目前甲醇制氢的成本大大降低，已完全具备产业化条件，“全球甲醇的供应量几乎没有问题，且提供了一条从化石能源向可再生能源转化的成本最低的线路”。
不过，在燃料电池应用推广过程中，仍面临诸多挑战。我国研究机构与企业纷纷在基础、应用研究上进行布局和投入。
顶层设计构建能源新体系
能源转型要坚持化石能源与可再生能源“两条腿”齐头并进、相互补充。在刘中民看来，要实现构建清洁低碳、安全高效的能源体系的战略目标，还必须从能源系统顶层设计角度出发，以能源技术创新为引领。
“无论是煤炭、石油、天然气等化石能源，还是可再生能源和核能等新能源，其目的都是向用户提供电力、热能以及油品和化学品。它们虽目标一致，但没有‘合并同类项’，能源结构中各系统相对独立，没有形成一个完整的能源体系，整体效率不高。”刘中民说。
的确，多能融合互补是能源变革的发展趋势。有专家指出，应对世界能源变局、突破我国能源困局、开创能源新局，需要利用能源科技创新国家队的力量把分散、偶然、战术性的创新转变为系统、必然和战略性的创新，以更好更快地把我国建设成为能源强国。美国、德国等发达国家已开始探索一体化、智能化多能融合体系的架构设计。
目前，中科院大连化物所正在牵头筹建洁净能源创新研究院，推动能源领域的国家实验室建设，以期探索建立创新链、产业链、资金链、政策链相互交织、相互支撑的全链条创新体系。
“要发挥举国体制优势，打破能源领域板块壁垒，突破高效催化、低碳制氢、规模储能等一批战略核心技术，抢占能源技术战略制高点，实现化石能源与可再生能源及核能的低碳化战略融合与发展。”刘中民说。
能源是人类社会生存和发展的三大支柱之一，是我国现代化的基础和动力。我国已成为世界上最大的能源生产国和消费国，但长期以来，“富煤、贫油、少气”的资源禀赋特点，使得我国能源供应安全压力增大、能源资源约束日益加剧、生态环境问题突出。
加快构建清洁、高效、安全、可持续的能源新体系，对我国抢占新一轮能源革命战略制高点、保障国家长远利益至关重要。
近日，在“中国科学院大连化学物理研究所发展战略研讨会暨七十周年所庆纪念大会”上，近百位能源化工领域专家学者和企业界代表聚焦变革性能源科技创新与产业发展，为能源新体系建设出谋划策。
化石能源清洁高效利用是关键
“尽管非化石能源总量有明显增加，但在未来一段时期内，以煤炭为主的化石资源仍然是主体资源。”中国工程院院士、中国科学院大连化学物理研究所所长刘中民说。
来自国家统计局的数据可证实这一论断。2018年，全年能源消费总量46.4亿吨标准煤，比上年增长3.3%。煤炭消费量占能源消费总量的59%；天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的22.1%，可再生能源发电装机量达到7.28亿千瓦，同比增长12%。此外，原油对外依存度从2010年的53.8%迅速飙升到2018年的71%，天然气也提升至43.9%。
然而，这种以化石能源为主的能源消费结构带来诸多弊病。
一方面，石油、天然气资源对国外进口依赖程度高，严重威胁我国能源供应安全；另一方面，大规模化石能源开发利用排放了大量二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物，导致生态环境恶化，大范围、高强度的雾霾天气倒逼能源转型。此外，高碳化石能源的消耗还导致大量二氧化碳等温室气体的排放，减排压力巨大。
在当前形势下，煤炭资源仍十分重要，推动以煤炭为代表的化石能源高效清洁利用，实现绿色低碳发展是能源转型的关键。
煤化工清洁利用主要分两方面，且已经形成了一批核心技术，目前，正处于完成工业示范并大规模推广应用的有利时期。一方面，通过高效转化，实现化学品生产。比如，发展以煤为原料的现代煤化工，通过气化、液化、新型焦化等途径制取油品和替代石油制取大宗化学品，刘中民团队在煤炭经甲醇制烯烃以及煤基乙醇技术上取得多项创新成果并实现产业化。
就在9月15日，中国科学院院士、大连化物所研究员包信和团队与陕西延长石油(集团)有限责任公司研发的煤经合成气直接制低碳烯烃技术取得工业试验成功，为我国进一步摆脱对原油进口的依赖，实现煤炭清洁利用提供了一条全新的技术路线。
另一方面，通过煤炭燃烧和催化转化过程中的技术革新，实现煤化工的清洁燃烧。目前，我国燃煤发电净效率已突破50%，在煤电能耗、污染排放等方面的控制达到了世界领先水平。
中国科学院院士、华东师范大学终身教授何鸣元从“绿色碳科学”概念出发，提出在化石能源利用时解决好碳循环严重失衡问题。他表示，当化石能源加工利用产生二氧化碳时，可以通过化学循环或者生态循环的方式，使之又变为燃料和化学品，尽量接近碳循环平衡。
“集中排放的二氧化碳必须以工业的方式来解决，我国‘二氧化碳化工’研究正引领世界二氧化碳资源化利用的正确方向。”何鸣元说。
可再生能源成为主攻方向
当前，世界能源结构正处于从高碳到低碳以至走向无碳的过渡期。纵观全球，风能、、生物燃料等可再生能源技术研发活跃，主要发达国家和地区提出了海上风电发展战略，加速推动海上风能产业发展；深化布局光伏发电全产业链创新。此外，在纤维素乙醇、藻类生物燃料等生物能源技术领域也取得了重要进展。
如果说化石能源清洁利用是我国在能源转型过程中的“一条腿”，那么新能源和可再生能源则是其中不可忽视的“另一条腿”，它是优化我国能源结构的主攻方向。我国《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》中指出，到2030年和2050年，非化石能源占比要达到20%和50%，实现这一目标，任重道远。
“可再生能源的发展势不可挡，也是全世界各国共同倡导和重视的方向。可再生能源逐步替代化石能源已成为必然趋势。”中国科学院院士、大连化物所研究员李灿说。
他建议，加快发展太阳燃料技术。在李灿看来，我国可再生能源资源丰富，尤其西部大部分地区光伏和风电潜力巨大。其中，西南地区可大力开发利用水电，沿海又有丰富的风电资源，这些可再生能源的区域分布正符合我国区域经济的能源需求，若将这些可再生能源部分转化为太阳燃料，既解决储能问题，又可通过智能电网合理调配可再生能源满足多元化的市场需求，将电能和化学能优化互补，大大缓解我国对国外石油(化石燃料)高度依赖的国家能源安全问题，将成为同时解决我国能源问题和环境生态问题的一种方案。
此外，氢能源和甲醇燃料也成为全球新一轮的发展热点，尤其是以燃料电池为代表作为应用工具正在多个领域进行商业化运营。
南方科技大学清洁能源研究院院长刘科表示，“抓住了氢能源的平衡，就抓住了能源的核心。”他指出，氢燃料电池的未来在液体甲醇，目前甲醇制氢的成本大大降低，已完全具备产业化条件，“全球甲醇的供应量几乎没有问题，且提供了一条从化石能源向可再生能源转化的成本最低的线路”。
不过，在燃料电池应用推广过程中，仍面临诸多挑战。我国研究机构与企业纷纷在基础、应用研究上进行布局和投入。
顶层设计构建能源新体系
能源转型要坚持化石能源与可再生能源“两条腿”齐头并进、相互补充。在刘中民看来，要实现构建清洁低碳、安全高效的能源体系的战略目标，还必须从能源系统顶层设计角度出发，以能源技术创新为引领。
“无论是煤炭、石油、天然气等化石能源，还是可再生能源和核能等新能源，其目的都是向用户提供电力、热能以及油品和化学品。它们虽目标一致，但没有‘合并同类项’，能源结构中各系统相对独立，没有形成一个完整的能源体系，整体效率不高。”刘中民说。
的确，多能融合互补是能源变革的发展趋势。有专家指出，应对世界能源变局、突破我国能源困局、开创能源新局，需要利用能源科技创新国家队的力量把分散、偶然、战术性的创新转变为系统、必然和战略性的创新，以更好更快地把我国建设成为能源强国。美国、德国等发达国家已开始探索一体化、智能化多能融合体系的架构设计。
目前，中科院大连化物所正在牵头筹建洁净能源创新研究院，推动能源领域的国家实验室建设，以期探索建立创新链、产业链、资金链、政策链相互交织、相互支撑的全链条创新体系。
“要发挥举国体制优势，打破能源领域板块壁垒，突破高效催化、低碳制氢、规模储能等一批战略核心技术，抢占能源技术战略制高点，实现化石能源与可再生能源及核能的低碳化战略融合与发展。”刘中民说。
