科技進步、社會發展兩大動力驅動了能源發展, “ 能源獨立” 是一個國家強盛的保障和安全的基石。美國自1973年提出“ 能源獨立” 以來, 以頁巖油氣等非常規資源為重點, 通過超前戰略引領、財稅法律配套, 堅定不移支持頁巖油氣全面產業化, 經過近50年不懈努力, 預計2022年全面實現“ 能源獨立” 。美國已于2018年實現天然氣凈出口1 085× 108 m3, 預計2022年將實現原油凈出口。預計到2030年, 美國化石能源凈出口3.1× 108 t油當量, 包括天然氣1 700× 108 m3、原油1.1× 108 t、煤炭1.0× 108 t。
一、中國能源發展面臨4大挑戰
中國能源發展目前面臨消費總量大、結構不清潔、供給不安全、復制美國模式不現實等4大挑戰, 決定了實現“ 能源獨立” 戰略的長久性和系統性, 不可一蹴而成。
（一）人口基數和經濟發展規模決定中國能源消費體量“ 總量大”
中國是世界人口第1大國、汽車保有量第1大國、第2大經濟體, 人口基數和經濟體量決定我國能源消費居世界第1。2019年末中國大陸人口基數突破14× 108人, 位居世界第1, 比上年末增加467× 104人, 人口自然增長率為3.34‰ 。全國機動車保有量達3.48× 108輛, 其中汽車保有量2.6× 108輛, 同比增長8.8%, 全國66個城市汽車保有量超過100× 104輛, 30個城市超200× 104輛。中國國民生產總值（GDP）約14.36× 1012美元, 增速6.1%, 位居世界第2大經濟體。
（二）“ 富煤但油氣不足” 的資源面貌決定中國能源結構“ 不清潔”
中國煤炭資源豐富但油氣相對不足的先天稟賦條件決定了特殊的資源構成、生產和消費比例。截至2018年底, 中國煤炭探明可采儲量1 388× 108 t, 占全球儲量13.2%; 石油探明可采儲量35× 108 t, 僅占全球儲量1.5%; 天然氣探明可采儲量6.1× 1012 m3, 僅占全球儲量3.1%。
2018年, 國內一次能源消費結構中煤炭占58.4%、石油占19.6%、天然氣占7.4%、新能源占14.7%, 同生產結構一樣形成煤炭占比大、其他能源占比小的“ 一大三小” 消費結構。相比世界能源消費“ 四分天下” 格局, 富煤少油氣的“ 不清潔” 能源結構嚴重制約美麗中國建設, 以煤炭為主的能源時代決定了中國“ 不清潔” 的能源結構需要低碳化發展。
（三）持續攀升的油氣對外依存度決定中國能源供應“ 不安全”
2018年, 全國一次能源消費32× 108 t油當量, 缺口6× 108 t油當量, 綜合對外依存度19%, 主要缺油缺氣。2010年以來, 國內原油產量徘徊在2× 108 t附近, 遠無法滿足消費需求, 對外依存度從2010年的55%大幅攀升至2018年的71%, 已超過國家能源安全70%超危警戒線; 天然氣消費量從2010年的1 089× 108 m3增長到2018年的2 830× 108 m3, 增幅160%, 對外依存度從11%攀升至43%。中國能源消費格局整體呈現“ 油穩氣增” 態勢。
預計到2030年國內原油產量（1.6~1.8）× 108 t, 消費量達（6.5~7.0）× 108 t, 天然氣產量（1 800~2 200）× 108 m3, 消費量達（5 500~6 500）× 108 m3, 油氣對外依存度都可能超過70%。國內供需矛盾加劇, 供給側自主力削弱, 油氣“ 短板” 更加明顯, 安全供給不穩定因素進一步增加。中國油氣進口數量過大, 進口來源集中, 主要進口通道單一, 能源安全供應不穩定, 能源進口劣勢突顯, 油氣供應安全存在較大風險。
（四）資源條件決定復制美國模式近中期實現能源獨立“ 不現實”
美國非常規油氣資源以海相盆地為主, 資源量大, 分布面積廣, 埋藏淺, 地表平坦, 頁巖油氣產量可以爆發式增長。但中國陸相盆地非常規油氣資源規模相對較小, 致密油和頁巖油分布面積有限, 有機質成熟度偏低, 要形成（3~5）× 108 t非常規油年產量, 目前不具備資源與技術條件。中國非常規氣主要是陸相致密氣、煤層氣以及海相頁巖氣。而海相頁巖氣主要分布于四川盆地及周緣, 深淺不一、地表復雜, 要形成年產幾千億立方米非常規氣不具備資源基礎。2018年美國頁巖氣產量6 072× 108 m3、致密油頁巖油產量3.1× 108 t, 中國要達到美國非常規油氣產量規模, 目前看難度極大。
中國復雜的地質條件不能支撐非常規油氣產量大規?？焖偬嵘? 不能滿足近中期消費需求。當前新能源發展規模不足以彌補持續攀升的消費缺口, 巨大的能源消費需求基數決定中國不能簡單復制美國模式。中國能源需求體量大、油氣資源相對缺少、新能源技術尚未規模突破, 決定中國“ 能源獨立” 戰略在中短期內面臨很大挑戰。
二、中國“ 能源獨立” 戰略命題的內涵與意義
（一）中國“ 能源獨立” 戰略的基本內涵
中國“ 能源獨立” 戰略是指通過能源戰略制定、科技攻關、政策引導和科學布局, 有序實現國內生產與海外權益產量總體達到與消費基本平衡, 自主生產與消費能力基本相當, 確保國家在重大事件時期國內生產基本滿足消費?！?有序實現” 是指從現階段國內生產為主、國外權益補充的生產模式, 力爭轉變為全部國內生產滿足消費需求的供求關系。
中國“ 能源獨立” 的重要標志：①國內生產量占消費量90%以上、清潔能源生產量占消費量70%以上; ②能源供應實現“ 長久安全” 和“ 自主可控” 。中國“ 能源獨立” 滿足兩種情景：①常態下, 國內能源生產與海外權益產量基本滿足國內能源消費量, 實現能源供應“ 長久安全” , 其中, 國內生產至少90%, 戰略儲備滿足3~6個月應對極端重大事件時急需; ②應急時, 國內能源生產量與戰略儲備量基本滿足國內能源消費量, 保障短期極端情況下能源供應“ 自主可控” 。
中國“ 能源獨立” 戰略是契合我國社會主義現代化強國的奮斗目標, 全面服務社會主義現代化強國建設。通過能源消費革命控制“ 天花板” , 加強保障能源供應, 大力促進新能源等綠色清潔能源發展, 加快邁向煤炭40%、油氣30%、新能源30%“ 三足鼎立” 消費新格局, 力爭利用國內生產、國外權益模式保障能源生產與消費平衡, 有望實現“ 能源自主” 。不斷調整優化能源結構, 大力提升新能源生產和消費占比, 預計當新能源消費占主體地位（占70%）、化石能源占30%構成“ 一大一小” 能源消費格局時, 有望實現“ 能源獨立” 。
（二）中國“ 能源獨立” 戰略的資源內涵
實現中國“ 能源獨立” 戰略, 提升中國能源技術創新能力, 潔煤、穩油、增氣、大力發展新能源是基礎需要, 積極綜合協調煤炭、油氣和新能源“ 3大領域” 。
1. 煤炭領域加快清潔化利用、提升煤化工規模、推動集中利用
煤地下氣化是煤炭清潔利用的一種途徑, 可從根本上改變煤炭開采利用模式, 減少煤炭在開采和應用中造成的環境負面影響。要力爭實現中國陸上埋深1 000~3 000 m煤炭資源氣化動用, 預估可產甲烷、氫氣等氣體（272~332）× 1012 m3。
地面煤制油等煤化工是煤炭清潔利用的另一途徑。利用煤化工與石化產業關聯提升煤化工規模, 實現煤化工副產物向煉廠供氫、向油田供CO2驅替采油。打造“ 煤化廠-石化廠-油氣田” 產業鏈, 實現煤炭高效、清潔利用和CO2封存。2018年全國煤制油已建成產能1 138× 104 t, 煤制烯烴產能1 112× 104 t, 煤制乙二醇產能363× 104 t。
煤炭集中利用模式有助于提高煤炭燃燒效率、降低污染排放。中國是世界最大的燃煤火力發電國, 年發電量4 732× 1012 kW· h, 占世界火力發電的47%。低功率工業鍋爐較低負荷運行會造成煙溫不能滿足脫硝裝置技術要求, 導致氮氧化物排放超標。推動燃煤鍋爐全負荷集中利用可實現燃煤高效清潔。
2. 油氣領域常-非并舉, 推動海域和海外, 提升氫能產業與油氣工業融合發展
提升陸上深層油氣和非常規油氣規模開發。中國塔里木、四川和準噶爾等3大含油氣盆地均有深層油氣重大發現。其中, 塔里木盆地海相和陸相油氣藏開發深度已突破8 000 m, 順北油田產油層平均深度達到7 632 m。塔北-塔中奧陶系地質資源量近60× 108 t油當量, 2018年累計探明26.5× 108 t油當量, 形成1 005× 104 t大油氣區, 中國正在世界上進行一場“ 深層油氣革命” 。中國“ 非常規油氣革命” 已進入戰略突破期, 儲、產量持續增長是我國保障能源安全的現實方向。2018年非常規油氣產量6 365× 104 t油當量, 占油氣總產量的22%。
突破海洋深水油氣勘探和水合物資源開發利用, 拓展海外油氣權益。中國海域油氣資源豐富, 石油探明儲量64.7× 108 t、天然氣6.7× 1012 m3。中國已建成亞太、中亞俄羅斯、中東、非洲、美洲等5大海外油氣合作區, 2018年中國海外油氣權益產量達2× 108 t油當量, 較2017年增長3.7%?！?一帶一路” 沿線應是油氣合作的重點地區。
發展化石能源制氫, 打通氫能產業鏈體系。目前化石燃料熱化學重整制氫是全球主要氫能來源, 占96%以上, 平均成本1.9美元/kg。中國已成為世界第一制氫大國, 2018年工業氫氣產量約為2 100× 104 t, 占全球制氫總量的30%。加快推進氫能工業化發展, 深入融合油氣工業與氫能工業, 利用現有天然氣管網和加油氣站等基礎設施, 在產氫、加氫等產業鏈節點發揮現有油氣公司先天優勢, 實現“ 加油站、加氣站、加氫站、加電站” 四站合一發展, 推進氫工業體系高質量發展。
3. 加快新能源低成本、規?；a, 突破新材料新技術
加快太陽能、風能、水能、核能、地熱能、生物質能等新能源低成本、規?；a。2018年, 中國新能源消費總量為4.8× 108 t油當量, 占全國一次能源消費14.7%, 同比增長11.8%, 占全球新能源消費總量的22.7%。水能消費2.7× 108 t油當量, 同比增長3.2%; 核能消費0.7× 108 t油當量, 同比增長18.7%; 風能消費0.8× 108 t油當量, 同比增長24.0%; 太陽能消費0.4× 108 t油當量, 同比增長50.6%; 生物質能和其他消費0.2× 108 t油當量。新能源投資增加, 生產成本下降接近化石能源。
加快突破除化石資源外的綠色制氫工藝技術, 實現氫工業大規模發展。除化石燃料熱化學重整、化工副產物制氫外, 生物質制氫和太陽能制氫是制氫途徑關鍵技術。生物質重整制氫分為直接利用熱物理化學原理制氫和利用生物途徑間接轉換制氫兩類。太陽能制氫可能是未來大規模綠色制氫的主要方式, 具有可再生、零碳排放的優點。
突破新材料新技術, 需要在多領域技術取得革命性進展。例如, 氫能領域綠色高效光能制氫與低成本燃料電池; 核能領域快堆技術、磁約束聚變與微型電站; 光伏領域新型鈣鈦礦、疊層結構發電; 生物質能領域藍藻乙醇等; 儲能領域液態金屬電池、納米電池和超級電容器; 新材料領域高性能二維材料石墨烯、黑鱗等?？萍及l展來看, 大數據、云計算、人工智能、物聯網等深度融合, 催生智能化“ 能源管理革命” 。
（三）中國“ 能源獨立” 的戰略意義
加快中國能源結構轉型革命、實現“ 能源獨立” 的最終目標, 必須構建新時代現代化能源體系?！?能源獨立” 核心戰略意義：一是保障國家能源供應安全, 二是帶動新能源革命相關產業大發展, 三是實現“ 智能源” 管理變革, 四是落實能源零碳化環保目標。預測2030年中國能源消費量將達到高峰值44× 108 t油當量, 從中國地下資源稟賦客觀實際出發, 探尋一條低能耗可持續發展之路。
中國“ 能源獨立” 戰略要求建立“ 智能源” 高效管理體系?！?智能源” 不是某一特定能源類型, 而是指利用人工智能、大數據、信息技術等實現互聯和智能調配的所有能源類型總和?！?智能源” 將電網、油網、氣網、管網、煤網等多網融合, 實現多種能源互補、上中下游互聯、生產消費互通, 提高能源利用率、壓縮能源損耗、避免能源浪費, 形成多能協同、智能互補、高效利用的智慧能源管理體系。
中國“ 能源獨立” 戰略不能依靠單一能源, 要以“ 潔煤穩油增氣、大力發展新能源” 為總方針, 分“ 3步走” 實現多種能源互補。在摸清資源家底的基礎上, 不大規模盲目減煤、不過分夸大油氣。要高度重視新能源, 唯有依靠但不單靠新能源才能實現獨立, 力爭到2100年實現化石能源與新能源生產二者地位轉換, 使新能源成為我國能源結構的主體。新能源成為主體能源, 不是因為化石資源的枯竭, 而是能源去碳化、低成本、環境保護的必然趨勢。
（四）實現“ 能源獨立” 的保障措施
應借鑒美國經驗, 從國家層面在兩大領域超前部署：①政策領域, 制定國家中長期“ 能源獨立” 行動計劃, 部署政策、法律、財稅全方位支持; ②科技領域, 制定國家“ 能源獨立” 科技支撐計劃, 聚焦若干顛覆性技術, 解決前瞻性重大科技問題。
從供給、消費、技術、體制方面開展“ 4大革命、1個合作” ：①加快常規-非常規油和氣[30]、地下“ 頁巖油改質” 與“ 煤炭氣化” 兩個革命, 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; ②調整能源消費結構, 提高能源利用率, 降低損耗, 設置能源消費“ 天花板” 和“ 警戒線” ; ③突破一系列顛覆性技術, 綜合協調發展煤炭、油氣、新能源“ 3大戰略領域” ; ④做好產業結構頂層設計, 引導前瞻性基礎研究, 支持新能源人才儲備, 建造超前尖端新能源實驗室; ⑤加強油氣、新能源等國際合作, 要以全球視野布局能源戰略, 加大技術創新促進國外權益能源生產。
三、中國“ 能源獨立” 戰略3步走技術路線圖
“ 3步走” 戰略技術路線圖是從中國能源基本國情出發, 在科學預判未來能源發展總體形勢的基礎上, 緊密結合社會主義現代化強國建設目標, 力爭實現中國“ 能源獨立” 。
中國“ 能源獨立” 戰略路線圖及一次能源消費結構預測
（一）第1步（2020— 2035年）, 化石能源為主并提速新能源
該階段實施“ 潔煤穩油增氣、大力提高新能源” 路徑, 設置適合中國國情的能源消費“ 天花板” 。目標是全力保障國內能源供給安全的同時兼顧環境保護。該階段工作重點是“ 定方向、破瓶頸、制戰略、保安全” 。主體依靠化石資源保障能源供應, 把握新能源技術革命方向, 突破新能源快速發展瓶頸。明確未來能源主體依靠新能源才能實現“ 能源獨立” 的戰略, 保障該階段中國“ 供給安全” 。
該階段應關注的現實領域包括傳統化石能源清潔利用、產量持續增長, 氫工業關鍵技術突破, 儲能和新材料技術低廉化大眾化, “ 智能源” 高效管理體系基本建立。布局煤清潔化利用與現有石油工業深度融合形成產業鏈。加快石油提高采收率與天然氣“ 控水開發” 技術突破, 加強頁巖油氣、水合物等非常規油氣工業性試驗與工業化開采?；緦崿F制氫、運氫、儲氫、加氫與用氫產業鏈突破, 同時在太陽能、風能、水能、核能等開發及儲能和新材料方面實現規?；统杀纠?。打通多種能源應用融合, 實現生產、消費智能調配, 大幅提高能源利用率、降低能耗, 基本建成“ 智能源” 管理體系。
按照目前中國能源發展形勢, 預計一次能源消費或將在2035年前后達到峰值40× 108 t油當量, 能源供給形勢日趨嚴峻。這一階段煤炭消費總量保持在約20× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由目前60%降低至2035年50%, 仍將是我國能源消費的主體。原油消費量保持總體穩定, 控制在（6.0~6.5）× 108 t, 在一次能源中的占比由目前18%降低至2035年15%。天然氣作為化石能源向新能源的過渡能源, 消費總量將由2018年的2.5× 108 t油當量上升至5.0× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由8%上升至2035年13%。新能源進入快速發展階段, 消費量將由4.8× 108 t油當量上升至9.0× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由15%上升至2035年22%, 成為滿足能源消費增長的主力。
（二）第2步（2035— 2050年）, 化石能源與新能源并重發展
該階段實施“ 降煤炭、穩油氣、增新能源” 路徑, 能源利用效率提高、消費總量下降, 降低煤炭、穩定油氣和提升新能源供給能力。目標是加快新能源對煤炭的替代, 形成煤炭、油氣、新能源各占三分之一的“ 三足鼎立” 能源格局, 爭取實現“ 能源自主” 。該階段工作重點是“ 調結構、建氫能、爭自主” , 加快調整使一次能源消費結構趨于合理, 建成綠色“ 氫能中國” 社會, 依靠“ 國內生產+海外權益” 模式實現“ 生產自主” 。
該階段應關注的現實領域包括化石能源革命性突破, 氫能源全面工業化, 顛覆性技術爆發, “ 智能源” 體系全面建成。煤炭大規模清潔化利用, 地下“ 頁巖油改質” 與地下“ 煤炭氣化” 實現革命與規?；a。全面完成加油、加氣、加氫與充電“ 四站” 一體化布局, 參照石油工業模式建成我國“ 氫工業” 體系, 形成綠色“ 氫能中國” 社會。在新材料儲能、可控核聚變等方面取得顛覆性突破或規?；?。利用“ 新能源+智能源” 模式, 分別側重能源類型多樣化和能源互聯智能化, 補足化石能源與消費總量之間的缺口, 實現生產與消費平衡。
2035年中國一次能源消費達到峰值后, 總體或將呈現下降趨勢, 預計在2050年一次能源消費量將降至36× 108 t油當量, 為新能源加快對煤炭的替代提供發展機遇。這一階段煤炭消費總量由2035年的20× 108 t油當量降至2050年的13× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由50%降低至2050年的36%, 煤炭能源的主體地位將徹底改變。原油消費量繼續保持穩定, 2050年消費量約6.5× 108 t, 在一次能源中的占比由15%提高至2035年的18%; 天然氣消費量總體穩定, 2050年消費量5.5× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由13%上升至2050年的15%。新能源加快發展, 消費量將由9× 108 t油當量上升至11× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由22%上升至2050年的31%, 加快對煤炭消費的替代, 成為除煤炭之外的另一主體消費類型。
（三）第3步（2050— 2100年）, 新能源生產消費占主體地位
該階段實施“ 氫能社會、新能源主導、顛覆性技術實現” 路徑, 國內能源需求持續降低并逐步趨于穩定。煤炭和油氣等化石能源消費實現全面降低, 產量規模和低廉成本支撐新能源成為能源消費主體。目標是實現能源全部國內生產, 力爭形成新能源占70%、化石能源占30%的“ 一大一小” 能源格局, 努力完成“ 能源獨立” 。該階段工作重點是“ 穩結構、新能源、爭獨立” , 穩固“ 一大一小” 能源消費結構, 力爭全面實現新能源生產和消費占主導地位, 依靠“ 新能源+智能源” 在“ 能源自主” 基礎之上爭取實現“ 能源獨立” 。
該階段應關注的現實領域包括多種類型新能源全面實現低廉規?；瘧?。太陽能、風能、水能、核能、地熱能、生物質能等新能源實現低成本生產, 尤其是氫能、可控核聚變、新材料儲能等新能源大規模利用。到2100年前后, 實現化石能源與新能源生產二者地位歷史性轉換, 使新能源成為我國能源結構的主體, 力爭形成新能源70%、化石能源30%的格局, 實現從“ 一大三小” 到“ 一大一小” 能源結構的革命性轉型。
在2050年一次能源消費36× 108 t油當量的水平上, 或將逐步下降至本世紀末期的30× 108 t油當量左右, 新能源成為我國一次能源消費的主體。該階段煤炭消費總量由2050年的13× 108 t油當量最終降至2100年的2× 108 t油當量左右, 在一次能源中的占比由2050年的37%降低至2100年的7%。原油消費量大幅降低, 2100年消費量約3× 108 t, 在一次能源中的占比由18%降至10%。天然氣消費逐步下降, 2100年消費量4× 108 t油當量, 在一次能源中的占比由15%降至13%。新能源加快發展, 消費量將由11× 108 t油當量上升至21× 108 t油當量, 力爭在一次能源中的占比由31%上升至70%, 構成我國能源消費的主體。
這項研究得到了國家自然科學基金、中科院戰略性先導科技專項的資金支持，成果以《論中國“能源獨立”戰略的內涵、挑戰及意義》為題發表于《石油勘探與開發》2020年第2期。
