一、前言

當前，我國正處于“兩個大局”和“兩個一百年”奮斗目標交匯的重要時期。面對全球疫情沖擊、世界“逆全球化”思潮加劇、國際地緣政治不穩定、不確定因素增多等外部沖擊，我國能源安全風險加劇。十八大以來，中國發展進入新時代，中國的能源發展也進入新時代。2020 年 9 月 22 日，習近平總書記從人類命運共同體理念高度，在聯合國大會上做出中國二氧化碳排放力爭于 2030 年前達到峰值，努力爭取在 2060 年前實現碳中和承諾，并先后多次重申了中國應對氣候變化的目標，對我國能源低碳發展提出了明確要求。國務院新聞辦公室在 2020 年 12 月發布的《新時代的中國能源發展》白皮書指出，新時代的中國能源發展，積極適應國內國際形勢的新發展新要求，堅定不移走高質量發展新道路 [1]。因此，構建自主可控的能源供應體系，提升能源安全保障能力和氣候變化應對能力，是我國能源革命的首要需求和戰略重點。

以寧夏寧東、內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林為核心的能源“金三角”和新疆等西北能源富集地區在我國能源安全保障中被賦予多項國家重任，當前已是我國“西煤東運”“西氣東輸”“西電東送”的源頭，同時也是國家十分重要的能源化工基地。西北地區以全國不到 18.6% 的國土面積，賦存了全國 70% 的煤炭資源儲量，近 1/3 的油氣當量儲量；提供了全國 1/3 的原煤、1/5 的原油和近一半的天然氣等化石能源 [2~8]；其中，在能源“金三角”地區建成了全國 1/3 的大型煤電基地 [9] 和超過 1/3 的現代煤化工項目 [10]，有力地保障了我國能源供應安全。西北地區基于既有的資源稟賦、產業基礎和戰略使命，如何緊密圍繞國家能源產業政策導向，充分調動多元力量，抓住產業結構調整和發展契機，提升服務新時代國家能源發展戰略需求，是當前及今后需要回答的問題。

二、西北地區能源發展現狀及趨勢

西北地區煤、石油、天然氣等化石能源資源豐富，同時蘊含豐富的風、光等可再生能源資源，為區域多種能源融合發展提供基礎。經過 20 多年的發展，西北地區能源資源開發利用重點逐漸發生轉移，開采綠色化、產業高端化、能源結構低碳化成為新趨勢。

( 一 ) 化石能源資源開采由規模擴張向質量提升發展，綠色開采成為趨勢

煤炭是西北地區最具優勢的能源資源，也是目前開發利用程度最高的能源。西北地區埋深 2000 m 以淺的煤炭資源量達到 2.6×1012 t 左右，占全國煤炭資源總量超過 70%。已探明煤炭資源 8.758 7×1011 t，占全國探明煤炭資源的 51.3% [2]。同時，區域整體地質構造簡單，開采條件好，便于大規模開采。區域內煤炭產量從 2000 年的 0.75× 108 t 增加到 2019 年的 1.45×109 t，占全國產量比例由 5.4% 上升到 37.7% [3~8]（見圖 1）。其中，鄂爾多斯和榆林已經是我國煤炭產量最高的兩個城市。此外，煤種齊全且質量優良，具有低灰、低磷、低硫、高發熱量及高含油率的“兩高三低”特征，是優質的化工原料煤。

圖 1 西北地區煤炭產量及占全國比重（2000—2019 年）

隨著全國煤炭供給側改革繼續推進，煤炭生產基地將加速向西部接續地區轉移，西北地區仍能保持現有的產能和產量，甚至進一步擴能增產。但考慮到未來我國煤炭消費總量增量有限，甚至減量發展，疊加西北地區脆弱的生態環境限制，西北地區煤炭生產規模將難以再有更大發展空間。整體上，西北地區煤炭產量占全國比重仍將上升。因此，在當前產能規模下提升產能優質水平，實現綠色開采將是西北地區煤炭資源開采的趨勢。

除煤炭外，西北地區油氣資源也很豐富（見圖?2），2013 年區域原油產量突破 4×107 t，到 2019年區域內原油產量維持在 3.8×107 t 以上，占全國原油產量的 19.9%。在天然氣生產方面，榆林、鄂爾多斯和新疆都是“百億方”級天然氣生產基地， 2019年天然氣產量分別為 1.764×1010 m3 、3×1010 m3 、 3.399×1010 m3 ，合計共占全國天然氣產量的 46.3%。隨著全國其他區域天然氣產量的增長，區域內天然氣產量占全國比重在 2011 年達到最高值（58.6%）后呈逐年波動下降態勢 [3~8]。綜上，西北地區油氣生產總量在現有技術和管理體制下進入了穩定生產期，未來油氣開采重點將轉向提升油氣綠色開采水平，包括提升開采效率，降低開采過程對生態環境的影響，推進二氧化碳驅油封存等方面。

圖 2 西北地區油氣產量及占全國比重（2000—2019 年）

（二）現代能源化工產業集聚發展，能源產業呈高端化發展

2017 年 3 月，國家發展和改革委員會、工業和信息化部發布的《現代煤化工產業創新發展布局方案》中布局了四個現代煤化工產業示范區，鄂爾多斯、榆林、寧東、新疆準東均被列入。近年來，隨著特高壓輸配電技術和一批現代煤化工技術產業化推廣，西北地區靠近市場區域紛紛由輸煤、輸氣等一次能源產品轉向輸電、輸化學品等高附加值產品，以期跨越“資源陷阱”。除新疆受運輸距離限制，煤炭生產基本供應本地外，其他區域都將煤炭就地轉化率列為政府的追求目標，進一步推動了西北地區電力外輸基地和煤化工基地的快速發展。到 2019 年，能源“金三角”地區煤炭就地轉化率達到 23% 左右 [11]。

截至 2019 年年底，西北能源富集地區建成投產的煤直接制油、煤間接制油、煤制天然氣、煤制烯烴、煤制乙二醇分別占全國總產能的 100%、 79%、74%、44% 和 18% [10]。此外，在建及擬建項目也占全國較大比重，具體見圖 3。

圖 3 2019 年西北地區現代煤化工產能占全國比重

（三）可再生能源加速開發，能源結構呈低碳化發展

西北地區開發利用可再生能源具有良好的資源基礎。寧夏、新疆等地絕大部分地區的年日照時數大于 3000 h，年均輻射量約為 5900 MJ/m2 ，具有利用太陽能的良好條件。新疆等地也是我國大陸風能資源最豐富的地區之一，技術開發的風能儲量可達 3.9×108 kW [12]。同時，西北地區地域廣闊，開發成本低，為大規模發展風、光等可再生能源提供了良好基礎。

目前，可再生能源已經成為國家和地區優化能源結構的重要發展方向，西北地區在可再生能源成本快速下降及國家對地區能源生產消費結構清潔化的要求下，加快了可再生能源發展速度。以能源“金三角”的榆林市為例，“十三五”期間風光可再生能源裝機量增長了 2 倍，“十四五”及以后還將繼續以倍增速度發展。

三、西北地區能源發展面臨的問題與機遇

（一）面臨的問題

2012 年中國工程院重點咨詢項目“能源‘金三角’發展戰略研究”中總結了以能源“金三角”為代表的西北地區發展面臨的問題，包括：產業化同質化嚴重、能源資源開發粗放、煤炭轉化無序競爭、能源外輸壓力大、水資源短缺、生態環境脆弱等六大問題 [13]。經過幾年發展，尤其是在新時代生態文明戰略、能源革命戰略引導下，上述各項問題發展不一。

能源資源開發粗放、能源外輸壓力大等問題有所緩解。在供給側結構性改革和“優質產能”政策引導下，能源資源開發粗放問題得到緩解，綠色開采成為發展趨勢。在能源外輸方面，隨著本地資源轉化率提升和外輸鐵路新通道的建成投產，壓力有所緩解，運輸物品逐漸由大宗能源資源運輸轉向能源化工產品運輸。

水資源短缺、生態環境脆弱等問題依然嚴峻。西北地區深居內陸，屬重度貧水地區，且區域內水資源開發的潛力不大。此外，區域內土質疏松，不利于植被的生長，導致區域植被覆蓋率特別低，生態環境極其的脆弱。新時代下，生態紅線對地區發展將形成“硬約束”，西北地區“大開發”與“大保護”的矛盾繼續深化。

產業同質化嚴重、煤炭轉化無序競爭問題更加突出。西北地區涵蓋多個省級行政單位，由于缺少“一體化”發展規劃，在相似的能源資源稟賦和發展條件下，各區形成了高度同質化的產業結構。經過近幾年發展，產業同質化問題仍未得到有效解決。

此外，西北地區作為我國能源供應基地，也面臨著我國系統發展的一些共性問題，如現有能源體系中各分系統相對獨立，難以合并“同類項”，結構性矛盾突出，整體效率不高。根本原因一方面是缺少能打破系統壁壘、促進多能融合的關鍵技術，另一方面是在體制機制上還面臨條線管理的障礙。

（二）潛在的機遇

西北地區是黨中央、國務院推進“一帶一路”倡議和西部大開發的核心地區，2020 年 5 月 17 日發布的《關于新時代推進西部大開發形成新格局的指導意見》進一步確定了新時代西部地區作為整體在國家戰略中的定位和要求，將為西北地區整體推進能源革命提供政策紅利。

四、新時代西北地區推進能源革命的戰略定位建議

面向國家能源發展面臨的能源安全保障和氣候變化應對重大需求，基于西北地區的基礎與現狀，以創新性、前瞻性、科學性、系統性的思維來謀劃西北能源發展的功能布局和示范布局，重構西北地區能源發展的技術體系、產業體系和制度體系，建議將西北地區打造成為國家多能融合能源技術示范基地、國家煤制燃料戰略儲備基地、國家綜合能源戰略供應基地。

（一）打造國家多能融合能源技術示范基地，提升能源技術創新能力和區域承接能力

針對能源領域多能融合技術缺乏的現狀，在西北地區打造多能融合能源技術示范基地，推動能源領域國家重大研發專項工程落地示范，帶動區域“產學研用”完整創新鏈建設。以重大示范項目為牽引，引導國家能源領域戰略科技力量和重要企業向西北地區匯集，建設一批能源創新中心和實驗室，形成一批產業聯盟，推進技術集成創新，加快技術成熟、市場有需求、經濟合理的適于西北定位的重大科技成果的轉移轉化。在適合區域建設中試熟化基地與服務平臺，推動先進適用技術的中試放大、工程化、產業化。

針對多能融合技術落地過程中實際面臨的體制機制問題，尋求先行先試改革，在科技創新、土地政策、環保政策、政府管理體系等方面形成一批適合科技創新規律的長效機制，提高區域承接新技術和新產業的能力。

（二）打造國家煤制燃料戰略儲備基地，提升國家油氣安全保障能力

基于西北地區的煤炭資源規模及“富油”煤質優勢，建立國家煤制燃料戰略儲備基地，探索“藏油于煤，藏油于技”的多元技術路徑。依托重大示范工程，培育形成重大裝備設計、制造和成套生產能力，形成可復制、可推廣的工藝設計和工程制造體系，建立國家煤制油氣戰略技術儲備基地，打造能替代億噸級油氣當量的技術和產業體系。

依托區域內大型現代煤化工企業，建成國家級煤制油、煤制甲醇燃料、煤制乙醇燃料等煤基燃料的產能集聚地，形成能支撐極端條件下的液體燃料供應的國家級產能儲備。依靠區域內多種能源化工產業集聚，探索煤制燃料產品靈活調變的生產技術和路徑，提升產業市場競爭力。

（三）打造國家綜合能源供應基地，提升國家能源供需平衡能力

面對新時代能源供應新要求，基于西北地區資源優勢，穩固國家綜合能源供應基地定位，進一步提升能源供應的多元化和清潔化水平。在煤炭方面推進保水采煤、填充采煤等綠色開采技術的大規模推廣應用，穩固全國優質煤炭供應基地。在油氣方面，完善油氣管網建設與布局，提升天然氣開采、處理與外輸能力，強化天然氣液化能力和輻射區域，擴大煤基天然氣并網輸送規模。在電力外送方面，推進特高壓電力輸送通道建設，建設千萬千瓦級電力外送基地、千萬千瓦級風光火儲多能互補基地，探索大規模、高比例可再生能源與煤電基地的協同互補技術與機制，提升外送電力的綠色度和穩定性。在能源化工方面，推進現代煤化工產業的終端化、精細化、高端化和高值化發展。在資源利用方面，謀劃好生產過程的中間產物、副產物以及廢棄物的再利用和資源化利用體系，打造具備區域產業特色的循環經濟體系。

五、新時代西北地區推進能源革命的實施路徑建議

新時代，按照習近平總書記提出的“四個革命、一個合作”的能源安全戰略要求，結合西北地區的能源特點和實際情況，本文建議西北地區以多能融合為特征，以能源技術革命為引領推進能源革命，打造適合西北地區的能源革命模式。

（一）多能融合的涵義

多能融合是指綜合考慮能源資源的能源屬性和物質屬性，通過新技術、新工藝將傳統化石能源各體系與非化石能源進行互補整合，以能量流、物質流和信息流的集成耦合實現綜合能源系統中能源效率、環境效益、經濟成本和社會效益的多目標優化。

多能融合可以從分子、反應、過程、產品、能源系統、區域等多個層級和多個尺度實現融合，促使能源資源從單一的能源利用到能源和原料綜合利用，從單一產品生產到分級分質多聯產利用，從而提升整體能源利用效率，緩解能源供需矛盾，降低能源利用的環境影響。相比目前各能源分系統孤立運行的情況，多能融合不僅需要技術創新，也需要體制創新，以破除各能源種類之間條塊分割、互相獨立的技術和體制壁壘，實現能源分系統間的優勢協調互補。

根據我國現有能源體系劃分，多能融合技術可歸為三條主線：化石能源清潔高效開發利用及耦合替代，可再生能源多能互補與規模應用和低碳化、智能化多能融合 [14]，具體見圖 4。

圖 4 多能融合戰略技術路線圖

主線一：化石能源清潔高效開發利用與耦合替代。我國“富煤、貧油、少氣”資源稟賦和當前以化石能源為主的能源生產、消費體系決定了在當前及今后較長時期內，推進化石能源，尤其是煤炭清潔高效利用仍是技術創新和產業發展的重點方向。主線一通過合成氣 / 甲醇中間轉化平臺，利用烯烴、芳烴和含氧化合物等大宗化學品 / 燃料合成的變革技術，實現煤化工與石油化工過程中產物耦合與熱力耦合，促進煤炭清潔高效轉化，促進能源化工產業鏈終端化、高端化、差異化發展，實現煤炭對石油天然氣的部分替代，并與煉油化工產業形成協調發展關系，提升國家能源安全保障水平與化石能源清潔高效利用水平。

主線二：可再生能源多能互補與規模應用。面向可再生能源逐步由補充能源轉為主體能源的趨勢，西北能源資源富集地區應提前謀劃，主動轉型，推進可再生能源規模化、高比例發展，為多能互補融合創造基礎條件。主線二通過技術創新，充分發揮大規模先進儲能平臺，解決可再生能源低能量密度、高波動特性的問題，解決可再生能源大規模發展中供應與消費的時空錯配問題。同時，探索用物理儲能、化學儲能、氫儲能等多種儲能方式，實現可再生能源和化石能源系統的融合互補，進一步擴大可再生能源對化石能源系統的深度替代。

主線三：低碳化、智能化多能融合。當前，能源結構正處于從高碳到低碳、無碳的過渡期。我國能源消費以化石能源為主，而化石能源利用過程中必然排放二氧化碳，因此只有借助以可再生能源為基礎的低碳能源載體，通過融合促進化石能源原料化利用和二氧化碳資源化利用，才能實現二氧化碳減排。主線三通過技術創新，充分發揮氫 / 低碳醇的多能載體作用，促進化石能源由燃料向原料和燃料并重轉變，促進化石能源與可再生能源多能互補，促進終端能源消費深度電氣化和低碳化，是實現碳資源的高效、循環利用，促進能源系統低碳化轉型的重要選擇。

（二）西北地區推進多能融合路徑與舉措

基于西北地區資源稟賦、產業基礎和戰略定位，建議從以下六個方面推進該地區多能融合，踐行能源革命。

1. 推進現代煤化工與石油化工的互補融合示范

針對我國石油對外依存度過高所導致的能源安全問題，推進煤炭與石油的互補融合。重點布局煤炭分級分質梯級利用技術與示范，煤制油和烴類基礎化學品技術與示范，煤制基礎含氧化合物技術與示范，煤化工與石油化工耦合技術與示范等。戰略上注重煤炭彌補石油資源的不足，市場上注重煤化工彌補石油化工的不足，重點關注烯烴、芳烴等大宗化學品及特種油品（如高端潤滑油，大比重航煤，高原用燃料等），特別關注煤化工在合成含氧化合物方面的特殊優勢，在鞏固甲醇優勢的同時，注重各種用量大的小分子含氧化合物，如乙醇、乙二醇等；在技術上，重點關注具有變革性意義的新技術，如高效煤氣化技術，粉煤熱解，合成氣一步合成乙醇、乙二醇、對二甲苯（PX）、烯烴等技術的開發與應用。

2. 推進能源化工產業全鏈條、多產業融合示范

針對能源富集地區高度依賴資源開發、產品附加值低、同質化競爭嚴重、產業鏈延伸關鍵技術缺乏等問題，推進能源化工產業的全鏈條延伸、多產業融合，推進能源化工產品終端化、精細化、差異化、綠色化發展。重點布局煤–精細化工全產業鏈示范、高效燃燒發電與供熱、大宗固體廢棄物綜合利用示范。重點推進煤化電熱一體化集成、煤基新材料、煤基精細化學品的項目示范及產業發展，推動現代煤化工與電力、材料和化纖等產業融合；推進煤矸石綜合利用、粉煤灰綜合利用、化工渣綜合利用、工業廢棄料綜合利用等項目示范及產業發展，提升資源利用效率，降低煤化工對生態環境的影響。

3. 推進可再生能源與儲能的融合示范

針對能源富集地區低碳化轉型發展的需求，結合區域風能、太陽能資源豐富的條件，推進可再生能源與儲能的融合發展，探索大規模、高比例可再生能源系統建設路徑。重點布局可再生能源高效利用、先進儲能利用示范。積極示范和推廣可再生能源大規模發電、先進光熱技術、完善并推廣應用需求側互動技術、電力虛擬化及電力交易平臺技術，構建“互聯網 +”電力運營新模式。實現千萬千瓦級風光火儲一體化示范工程，提升可再生能源在能源消費中的比重，降低城市綜合能源系統的碳強度。

4. 推進以氫 / 低碳醇為載體的多能融合示范

針對國家未來能源體系全面低碳化、綠色化發展的需求，推進以氫 / 低碳醇為載體的未來能源體系建設，充分發揮氫的能量和物質雙重屬性，把氫打造為煤化工、生物質及可再生能源的連接載體。重點布局氫能全鏈條區域綜合利用、氫能與煤化工多能融合、二氧化碳捕集與埋存示范。充分發揮西北地區的氫資源多元豐富、可再生能源規模大、管網基礎設施較完善等優勢，搶抓氫能源產業進入市場化的戰略性機遇，重點開展制氫、輸氫、加氫、燃料電池、氫能汽車等氫能產業鏈的關鍵環節建設，先行先試氫能對高碳城市、高碳產業的降碳路徑和潛力，建設具有全國影響力的氫能示范地區。基于煤化工產業二氧化碳排放源集中、氣體高濃度的特點，開展二氧化碳大規模捕集與埋存示范；推進氫氣與二氧化碳合成制低碳醇 / 燃料等領域的研究與示范，打造“液態陽光”能源體系雛形。

基于西北地區低碳醇產業發達，甲醇、乙醇原料富集優勢，開展煤基醇醚燃料的區域綜合應用示范，為我國液體燃料補充替代戰略提供多元選擇。尤其在煤制乙醇燃料方面，隨著 50 萬噸級煤制乙醇項目的建成投產，可在地區內先行先試煤制乙醇燃料的區域綜合應用。

5. 推進以智能技術為支撐的智慧融合示范

針對能源產業數字化、智能化的發展需求，推進以智能技術為支撐的先進能源系統構建，如綜合能源系統管理平臺、虛擬工廠等，重點布局城市綜合能源系統智能管理示范。一方面，通過智能終端設施加強對能源系統內從原料、過程、產品、儲存等各環節的全面感知和智能化處理；另一方面，通過區域綜合能源系統的智能化，促進城市用能的科學化、精細化，提升城市能源監管和總體管理水平。

6. 推進園區級化石能源與可再生能源的低碳融合示范帶動區域示范

針對高碳能源產業低碳化發展的需求，基于我國已經積累的一批先進融合能源技術條件，在典型園區，打造高碳產業低碳排放的多能融合示范工程。通過園區級系統規劃與設計，借助技術創新、工藝創新和系統集成創新，打破園區系統間壁壘，實現物質流、能量流、信息流的多流融合，提升能量利用效率和原子利用率，實現園區級以低碳生產為目標的多種能源、多條路線耦合利用新模式。重點探索煤化工補氫過程與可再生能源制氫過程的耦合集成，為煤化工低碳化發展探索技術路徑。探索以園區級多能融合示范促進區域多能融合發展的路徑，為國家能源革命戰略落地提供有效途徑。

六、結語

進入新的發展階段，我國將繼續堅定不移推進能源革命，加快構建清潔低碳、安全高效的能源體系。西北地區作為我國能源生產接續地與核心區，當前正集中體現了我國未來能源轉型發展中面臨的問題與挑戰。新時代下，西北地區更需以“一體化”姿態，通過頂層思考與設計，集中試驗示范，突破多能融合先進能源體系下面臨的技術難題、體制障礙等，合力實現我國能源發展面臨的化石能源清潔高效利用、可再生能源大規模發展和高碳產業低碳發展，促進區域能源革命的實施，為國家能源革命戰略的全面實施探索有效途徑，加快提升國家能源安全保障能力和氣候變化應對能力。