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北极星太阳能光伏网讯:中国作为能源生产、消费、进口大国，应加快制定适合国情的近、中、远期能源战略规划，并明确技术路线与实施举措。本文提出中国“能源独立”是一个战略性命题，主要目的是希望“能源独立”的战略命题和科学谋划，实现本质上国内能源生产满足至少90%消费。但随着国家经济、技术、军事等力量的显著提升，或许不需要实现形式上的能源生产量与消费量基本相当，就能够保障国家能源安全的“自主可控”与“长治久安”。
人类自600万年左右诞生，开始到世界各地建设家园，开启能源利用时代[1-3]。第1次拿起火种之后，能源、水、粮食构成人类赖以生存的3大物质要素。能源是自然界中能为人类生存及社会进步提供能量的资源，可分为传统化石能源和非化石能源。新能源是指在新技术基础上加以开发利用，接替传统能源的可再生清洁能源，主要类型有太阳能、水能、风能、氢能、地热能、海洋能、生物质能、核能等[4]。与煤炭、石油、天然气等传统含碳化石能源相比，在理论技术、利用成本、环境影响、管理方式等方面有显著不同[4]。
科技进步、社会发展两大动力驱动了能源发展，“能源独立”是一个国家强盛的保障和安全的基石。美国自1973年提出“能源独立”以来[5]，以页岩油气等非常规资源为重点，通过超前战略引领、财税法律配套，坚定不移支持页岩油气全面产业化，经过近50年不懈努力，预计2022年全面实现“能源独立”。美国已于2018年实现天然气净出口1 085x108 m3，预计2022年将实现原油净出口。预计到2030年，美国化石能源净出口3.1x108 t油当量，包括天然气1 700x108 m3、原油1.1x108 t、煤炭1.0x108 t[6]。
本文从世界能源发展规律出发，分析世界能源发展态势和中国能源现状，提出能源生产和消费不平衡决定当前世界5种能源发展模式，研判未来以零碳智能化新能源为主是世界能源转型大方向。中国能源发展面临“总量大、不清洁、不安全”的挑战，资源禀赋和基本国情决定不能简单复制美国发展模式，但成功经验可借鉴。从中长远谋划，应以“新能源革命”为主导，开启中国“能源独立”的长征路，是中国未来能源发展的必由之路与战略选择。制定“三步走”发展技术路线图，依靠“洁煤稳油增气、大力提高新能源”解决“能源安全”问题，依靠“国内生产+海外权益”兑现“能源自主”愿景，依靠“新能源+智能源”实现“能源独立”战略，分步有序调整能源结构从“一大三小”向“三足鼎立”、“一大一小”转变。只有完成新能源占主体的“一大一小”能源结构革命性转型，方可能实现中国“能源独立”战略。
1 世界能源发展态势
1.1 世界正处于化石能源向新能源发展的“第3次重大转换期”
从时间维度上看，人类已完成17世纪—19世纪中叶从木柴到煤炭的第1次转换、19世纪中叶—20世纪中叶从煤炭到油气的第2次转换。自20世纪中叶起，已进入从油气向新能源的第3次转换[4]。能源利用展现出由高碳到低碳、无碳的发展规律，并联电路电流：由于各个支路电压相等，根据欧姆定律便可知电阻小的支路电流大；电阻大的支路电流小，由固态到液态、气态的发展方向。
从世界能源生产和消费结构来看，世界能源呈现“四分天下”新格局。2018年，世界能源产量138x108 t油当量，其中煤炭占28%、石油占32%、天然气占24%、新能源占16%，与消费格局相当，已形成煤、油、气、新能源“四分天下”格局，能源去碳化趋势持续加强。
从能源发展未来趋势来看，全球新能源消费占比不断增加，世界能源转型革命必将完成可再生的新能源对传统不可再生化石能源的“终极革命”。2018年，全球新能源消费21x108 t油当量，占能源总消费的15.3%，同比增速5.7%。近10年来，全球新能源以水电、核电为主，太阳能、风能等消费增势强劲，地热、生物质能等缓慢增长，核电消费呈下降趋势。
1.2 能源生产和消费的不均衡决定当前世界5种能源发展模式
高消费-高产量能源自给型的美国，能源需求平稳，化石资源充足，非常规油气产量增长迅速。2018年，美国能源生产22.2x108 t油当量，破坏发电机的并列运行的稳定性，引起电力系统震荡甚至使整个系统失去稳定而解列瓦解，消费23.5x108 t油当量，对外依存度5.5%。从1973年尼克松政府提出“能源独立”战略，到2022年美国或将依靠“页岩革命”实现“能源独立”，历经50年，美国引领全球页岩油气跨越式发展，重塑全球能源版图，影响全球政治经济格局。
低消费-高产量能源出口型的俄罗斯，油气资源极其丰富，可是，这个建议被霸道总裁拒绝了，什么是断路？继续观察上图，如果开关K置于2触电处，电路就处于断开状态，并不是一个完整的断路，油气产量高，是油气资源的主要出口国，基本不发展除油气以外的其他能源类型。2018年，俄罗斯能源产量14.5x108 t油当量，消费7.2x108 t油当量，出口51%。
低资源-部分进口能源平衡型的英国，化石能源面临枯竭，可再生能源发展潜力大，能源消费和产量基本平衡。英国率先提出低碳经济，实施“碳预算”，实行碳捕捉与封存商业化[7]。2018年，英国能源生产1.27x108 t油当量，消费1.87x108 t油当量，对外依存度33%。
高消费-极低产量能源进口型的日本，化石能源严重匮乏，能源消费长期依赖进口，新能源快速发展。2018年，日本能源生产1.4x108 t油当量，消费4.5x108 t油当量，对外依存度70%。日本福岛核事故后“弃核转氢”，在国内全面发展氢能产业，或将于2050年前依靠建设“氢能社会”实现“能源自主”。
高增长-稳定产量能源部分进口型的中国，经济快速发展推动能源需求持续增长，煤炭资源丰富但油气资源相对匮乏，油气对外依存度不断加大。油气是中国能源生产的“短板”，又是能源消费中影响安全 敏感的战略资源。2018年，中国能源生产26.4x108 t油当量，消费32.7x108 t油当量，对外依存度19%，其中石油和天然气对外依存度分别达到71%和43%。
1.3 人类生态环境恶化和生活方式转变双重推动新能源加快发展
1.3.1 世界局部地区化石能源消费超过环境承载能力
二氧化碳等温室气体排放持续增加，全球变暖趋势加强。2018年，大气中二氧化碳含量处在过去80万年以来 高值，浓度达到407.3x10-6[8-10]。大气中另外两种强效温室气体甲烷和一氧化氮的浓度也达到了有记录以来 高值，分别为1 857.3x10-9和330.9x10-9[10]。
地球正面临气候变化带来的环境危机[11]。珊瑚白化事件反映海水变暖，珊瑚大量死亡[12]；永冻带高温导致冻土层解冻向大气释放二氧化碳和甲烷，加剧全球气候变暖[13-14]；北极地区海冰受到变暖影响，温度持续升高，超过全球平均水平[9]；格陵兰冰盖加速融化，若全部融化将使海平面上升7.2 m[15-17]。
1.3.2 世界局部地区化石能源消费超过环境承载能力
世界已进入第6次科技革命，已经发生的2次科学革命与3次技术革命，引领和推动世界进入第4次工业革命，能源也进入油气向新能源第3次转化阶段（见图1）。每次产业技术的革新必将引领新的能源利用方式。18世纪60年代的第1次工业革命得益于力学、热力学理论进步，以蒸汽机作为动力为标志，完成了以机器替代手工劳动的生产方式，开启了煤炭利用的时代，短路电压过高表示漏抗太大，能源利用进入“蒸汽机时代”。19世纪70年代的第2次工业革命，电磁学应用于电力领域，电器开始用于代替机器，电力成为新的能源，能源利用进入“电气化时代”。随着以煤气和汽油为燃料的内燃机发明，推动了石油开采业和石油化工业的发展。20世纪50年代的第3次工业革命，伴随二进制计算机语言的发明，数学和通信紧密结合，构建了全球产业链互联，能源开发、利用和分享更加紧密，能源利用进入“信息化时代”。随着生物与计算科学的融合，量子计算机赋予机器更强算力、更多智慧，第4次工业革命正在来临，是以石墨烯、基因技术、量子信息智能技术、可控核聚变、生物技术及清洁能源为技术突破口的工业革命，社会面临更加激烈的资源整合和产业互联，能源利用进入“智能化新能源时代”。
图1 工业、科技革命与全球能源体系转型
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