未来能源发展面临一系列严峻挑战。在对解决问题的各种可能途径进行研究分析后，提出了我国未来能源可持续发展的以煤为主多元化的清洁能源战略:大力发展核能和可再生能源以填补国内常规能源资源供应不足，采取以合成燃料为中心的清洁煤战略，实现城市能源以清洁能源为主。

为实现2050年前后我国的社会经济发展达到中等发达国家水平,必须确保充足的清洁、高效能源的供应。由于能源部门资金密集度高、建设周期长,制定和实施中长期的能源发展是十分必要的。我国的经济发展多年来一直受到能源供应短缺的制约,从80年代到90年代,能源部门作为国民经济发展的先行部门，得到国家的重点支持,发展迅速。由于近年来“两个转变”的深化,产业结构正在调整,加上国民经济发展实现“软着陆”,使能源供需矛盾有所缓解。我国能源市场已在与国际接轨,因国内需求增长迅速,现已大量进口石油，从石油出口国转变为净进口国；加入WTO更为我国利用世界油气资源提供了机遇，同时也面临竞争挑战。围绕全球气候变化的国际环境外交斗争日趋尖锐，又将对我国的能源发展产生新的压力。在这种新形势下,有专家认为今后50年将是我国一次能源结构实现从以煤为主向以油气为主过渡的时期,实现赶上中等发达国家水平发展目标必须有以油气为主的一次能源结构的支持,未来的世界石油天然气资源可能提供我国所需的进口能源,建立国际化、多元化能源供应体系应是我国未来能源供应战略目标,清洁煤战略的重点是发展高效燃煤发电技术。由于我国能源资源的特点和国内外的现实状况，未来能源结构调整的目标和实施路线对能源战略将有重大影响，必须进行全面和有针对性的研究探讨。

一、我国未来的能源需求估计

按照我国社会经济发展的目标，2050年的人均GDP应达到10000美元左右，1995—2050年间的GDP平均增长率将达到5.8%上下。届时我国人口控制在16亿，城市化水平将达到70%，人均居住面积35平方米，每百人拥有汽车12辆，人均用电量550千瓦时/年。这样，在能源利用效率达到高于OECD国家目前水平的情况下(即届时我国工业产值能耗为0.2公斤标煤/美元，货运综合能耗为23.8公斤油/千吨·公里以及客运综合能耗为27公斤油/千人·公里)，预计到2030年的一次能源需求量约为33亿吨标煤，2050年的一次能源需求量将达50亿吨标煤左右，人均能源消费量3.2吨标煤(目前一些中等发达国家如韩国人均能源消费量为4.66吨标煤、西班牙为3.77吨标煤、葡萄牙2.77吨标煤)。

二、未来我国能源发展的战略考虑

面对未来我国能源发展的重大挑战，包括国内常规一次能源供应不足，石油和天然气大量进口的安全保障，城市能源消费造成的空气污染，全球气候变化问题对CO2减排的压力等，我国应采取的对应战略，需要从四个方面进行研究分析:

(一)国内常规能源资源供应不足

2050年我国一次能源需求大约50亿吨标准煤,这不是一种过高估计的构想方案。但是根据目前有关机构的估计,2050年时我国国内常规一次能源最大可能的获得量为:煤炭约为30亿吨,相当于21.4亿吨标煤；石油约为1.5亿吨，相当于2.1亿吨标煤；天然气约为1600亿立方米,相当于1.4亿吨标煤；水电约为300GW,按平均年运行4500小时计算,相当于4.1亿吨标煤；核电约为50GW，按平均年运行7000小时计算,相当于1亿吨标煤。总计大约只有30亿吨标煤，与50亿吨标煤的需求量相比约有20亿吨标煤的缺口,弥补如此巨大缺口的途径无非有以下三方面:

1.利用国内外两种资源、两个市场

我国现已采取了这一方针,并已着手多方开展工作,以求从国际市场和开发海外资源大量进口石油和天然气等清洁能源。但如果期望通过进口常规能源来解决约20亿吨标煤的一次能源的缺口(相当于1998年美国能源消费量的64%或OECD国家的27%,也相当于世界能源大会/国际应用系统研究所(WEC/IIASA)预测的适度增长方案下2050年全球一次能源需求量的7%),那么无论是从国际市场的供应潜力,还是从国家的能源安全保障考虑，都不是现实可行的。

2.充分利用可再生能源

我国正在推广太阳能的热能利用,主要用于生活热水供应和太阳房等方面。但太阳能光伏发电的效率还比较低,成本很高。因此,目前还很难期望太阳能在未来我国能源中占有较大的份额。风能和生物质能是下世纪中叶前可实现大规模应用的主要可再生能源。我国有风力资源253GW,但风电设施平均年运行只有2500～3000小时,到2050年即使有200GW开发利用，其提供的一次能源量也只有1.5～1.8亿吨标煤。我国可用于能源利用的生物质大约为3.5亿吨，相当于2亿吨标煤。生物质能是一种分散型的能源，要使用大量的劳力去收集并难以形成规模，随着经济的发达，如果用于收集的劳力成本高于劳力的机会成本，农民就不会花费时间去收集。自农村经济改革以来，农村生物质能的使用量逐年减少，农民更多转向购买商品能源。因此，未来的生物质能也必将转向新技术的利用，例如，生物质气化和生物质气发电等高品位的转换技术。即使都将得到充分开发利用，在21世纪中叶前我国可再生能源可利用的量也仅约为4～5亿吨标煤,占一次能源总供应的比重不到10%。

3、大规模发展核能

核能是目前最有希望能大规模替代化石能源的一次能源。1995年，全世界的核发电量占总发电量的17.7%，占全世界一次能源供应量的7%。而主要的工业发达国家核电的比重更大，法国的核电量占总发电量的77.1%、韩国36.3%、日本29.7%、英国26.7%、美国20.1%、加拿大17.7%。如果达到美国的20.1%的水平，我国核电应占一次能源供应量9%；如达到日本29.7%的水平,核电则占到一次能源的15.3%。上述国家中核电的经济性已为实际运行经验所证明,核电的发电成本可以与其他发电技术相竞争,有些国家核电的发电成本最低。

核电的燃料是铀,据已探明的铀资源估计,我国铀资源可提供50GW核电容量使用40年。根据目前了解的地质状况,我国可能拥有更大的潜在铀资源蕴藏，正在进行快中子增殖堆的开发研究,一旦投入商业应用,可使铀资源的利用率提高几十倍。

铀资源在国际上被认为是一种准国内资源。核发电成本中燃料费只占不到20%,燃料费中又包括天然铀采购费、铀加浓、元件制造和后处理费用，天然铀费用只占其中的1/3。因此，天然铀采购费只占核发电成本的1/15。而在天然气联合循环发电技术中，天然气费用大约占到发电成本的75%，一座100万千瓦核电站运行一年需要的天然铀费用为720万美元，而一座100万千瓦天然气联合循环发电厂运行一年所需天然气的费用为1.2亿美元，相差达17倍之多。此外，天然铀运输和贮存都很方使，贮存的基础设施的费用和贮存管理费也很低。我国有国产加浓铀元件制造的技术和设施，在国际市场有利的情况下可以大量购进天然铀，譬如购进二三年或三四年的消费量，用于战略储备，以应付突发事件，具有很好的安全保障特性。而天然气和石油要求的基础设施的投资大，贮存管理费用也高，一般的储备量只有3～6个月，其安全保障能力差。

核能是一种清洁的能源已为世人所共识，核电厂的运行既不产生SO2、NOx、烟尘，也不产生CO2，不仅有利于城市的能源环境，也能对CO2减排产生重大贡献的技术。

由上述分析可以得出如下结论:

(1)21世纪中叶之前，为了满足对一次能源的巨大需求，我国一次能源的供应仍将以煤为主，并应充分利用水能、天然气、石油、核能和可再生能源等各种可利用的资源，形成以煤为主多元化的能源结构体系。

(2)由于核能所具有的特点，使其成为21世纪中叶前最有希望能大规模填补中国一次能源供应不足，具有经济竞争力和安全保障能力强的清洁能源。

(二)运输燃料严重不足

2050年我国运输燃料的终端需求量预测约为6.3～7.3亿吨。此外，工业、农业、服务业和居民家庭对于石油制品的终端需求量约为2.8亿吨标煤，相当于1.9亿吨油当量。如果考虑石油炼制的损失及运输和分配过程中的损失，2050年我国对石油的一次能源的需求量将达到约9亿吨。据有关资料估计，2050年我国国内石油供应量只可能达到1.5亿吨，因此，届时可能有7.5亿吨油(相当于1998年世界原油出口量的一半，或接近于2050年全球石油需求量预测值的1/5—WEC/IIASA适度增长方案)的巨大供应缺口。解决如此巨大的供应缺口，依靠从国际市场上进口并不现实可行，因为这既受国际市场供应能力限制，又将承受供应安全保障的巨大政治风险。根本途径应是煤的液化和煤制氢。

煤的液化有两种途径，即直接液化和间接液化。直接液化主要是采用加氢液化工艺，即将煤粉混合在重油内，在400～500大气压、500℃～600℃下通入氢气，在催化剂的作用下裂解反应生成汽油。间接液化工艺是先将煤气化，生成氢和一氧化碳合成气，由合成气再合成为甲醇。甲醇既可直接用作汽车燃料油的调合燃料，也可通过进一步的合成反应转化成合成油。目前煤的液化已成为一种成熟的工业技术，主要问题是经济性差。世界上现有的最大的煤液化工厂是南非的SASOL厂。南非煤价很便宜，每吨仅7.5美元，其每吨合成油的成本为1072蓝特(相当于每吨238美元)，显然目前在经济上没有竞争力。其未来的经济竞争力将取决于两个因素:第一，未来国际市场油价的上升；第二，煤液化技术的改进。这两个因素都将朝着有利于增强煤液化技术在未来燃料油市场的经济竞争力的方向发展。特别是通过建立煤的气化中心，对煤的合成气加以综合优化利用，将显著增强煤液化技术的经济竞争力。这种综合利用工艺是先将合成气采用一次通过液化工艺生成甲醇，剩余的未反应的合成气再进入IGCC，用于燃气发电。这样既提高了煤合成气燃料的转化效率，又可以避免目前反复合成的复杂工艺流程，减少了大量工艺设备的投资，从而可使合成燃料的成本显著下降。

煤制氢是解决未来运输燃料供应的另一个重要方向。煤制氢技术首先是将煤气化生成合成气，再通过水蒸汽转移反应，将合成气中的一氧化碳转化为氢气和二氧化碳，最后通过分离工艺，将氢气从混合气体中分离出来。氢气供给电动汽车的燃料电池作原料。以燃料电池作动力的电动车，其排出的尾气不含任何对环境有害的污染排放物，这样可以根本改变城市交通造成的大气严重污染。燃料电池的能源利用效率大约是内燃机汽车效率的4～5倍，因此，考虑煤制氢过程中的能量效率，其综合的能源利用效率也高于内燃机汽车的能量效率。目前大规模推广氢燃料电池电动车的主要困难是燃料电池的价格太高，电动汽车寿命的成本高于内燃机汽车的成本。另外，大规模应用电动汽车还需解决氢的储存和氢的运输分配等技术困难问题。

从整个能源系统考虑，运输燃料和石油制品的替代燃料只能通过煤的气化来获得。因此，未来煤炭的利用将是优先用于煤制气，煤发电的IGCC技术也应与煤合成气的综合优化利用来加以统一考虑。因为发电除了可以采用煤之外，也可以选择核能发电、水力发电和可再生能源发电，而这些能源则难于用来生产合成燃料。

(三)面对城市环境保护的挑战

当今，我国大多数城市都面临着大气严重污染的威胁。其空气中总悬浮颗粒物和二氧化硫的浓度都超过国家二级标准，有些城市甚至已成倍超标。这种污染状况将严重损害人体的健康，已引起政府和公众越来越多的关注。以煤炭、生物质、石油产品为主的能源消费是大气中颗粒物的主要来源。大气中细颗粒物和超细颗粒物对人体健康最为有害。近年来，随着城市小轿车的发展，汽车尾气的排放也已成为城市大气污染的重要来源。随着经济的发展、人均收入水平的提高以及城市人口的增加，我国的城市能源消费量还将大幅度地增加。虽然各种控制和减少污染物排放的技术改进都十分重要，但根本的途径还在于采用清洁能源代替目前大量使用的煤炭的直接燃烧。因为城市居民家庭和服务业的终端能源使用，大多以分散化的方式进行，难以采用经济有效的污染排放控制技术。

在OECD国家，居民家庭和服务业的终端能源消费几乎排除了直接使用煤炭。美国从1945年起，城市终端能源消费即已废除使用煤炭。目前美国居民家庭的终端能源消费中电力占30%，天然气占约50%，其他油品占20%。日本居民家庭的终端能源消费中电力占40%，天然气和城市煤气占17.9%，LPG等油品约占40%。

为根本解决未来我国城市大气污染问题，必须调整城市的能源消费结构，将天然气和城市煤气优先用于居民家庭和服务业的终端能源消费，同时还要发展电力消费，使城市中燃料以清洁能源为主。如果假设城市居民家庭和服务业的终端能源消费中，天然气和城市煤气的比重达到40%，那么仅此一项，2050年我国天然气和城市煤气的供应量将达到3000亿立方米，这也是对未来中国能源供应的重大挑战。

(四)面对全球气候变化问题的挑战

据国际能源署(EA)统计，1995年全世界CO2的总排放量为60亿吨(碳)，其中美国的排放量为14.3亿吨(碳)，占全世界的23.7%，为世界第一排放大国。其次即为我国，1995年的CO2排放量为8.2亿吨(碳)，占全世界的13.6%。

根据1997年联合国气候变化框架公约第三次缔约方大会通过的《京都议定书》，发达国家不得不对减排做出具体承诺，今后美国温室气体的排放水平要比1990年有所降低。

我国是发展中国家，没有减排温室气体的义务。随着今后人口增加和经济的增长，其能源消费量和温室气体的排放量均将大幅度增加，估计到2020年左右我国的CO2排放量将会超过美国，成为世界第一排放大国。

国际上最终可能就全世界温室气体的总排放量和各国排放限额机制达成协议，以公平性为原则，即以人均排放量作为排放限额分配的准则。其中的一种构想方案是，从2000年到2100年的100年间，全球的CO2总排放量限制在800Gt(碳)，到2100年时大气中温室气体浓度将增加一倍；如果以2000年的60亿人口数作为基数，那么人均排放量即为1.33吨(碳)/年。如果我国今后能源结构不作重大调整，即不能大量使用不排放碳的核能和可再生能源，那么在2050年前，我国CO2的排放量就可能超过上述排放限制。

因此，大量使用核能和可再生能源，不仅是满足未来我国一次能源供应的需要，也将是面对未来全球气候变化问题挑战的需要。

三、结论

我国到2050年的长期能源战略，应是发展以煤为主多元化的清洁能源体系。水能、石油天然气、核能和可再生能源，是多元化清洁能源的重要组成部分，必须充分发展。清洁煤战略将以合成燃料为中心，以煤制合成气为基础。在此体系中综合考虑合成运输燃料的生产和先进燃煤发电技术的发展应用。城市中的燃料必须使用清洁能源，天然气与城市煤气应优先应用于居民和服务业的经济能源消费。大力发展核能和可再生能源，不仅为了满足能源需求，同时也是减少CO2排放的最有效措施。核能更是当前和今后长时期内唯一现实的能大规模替代化石燃料的集中型能源。