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山西产业转型方向二|发展清洁能源 推动能源革命

2020-07-31 15:10:20 来源:公众号 朗润智业 点击 评论

发展清洁能源,推动能源革命,是全球经济、社会、环境可持续发展的必由之路。

随着人们对环境问题和能源问题的日益重视,清洁能源成为一种有市场竞争力的能源形式,清洁能源的推广应用已成必然趋势。


清洁能源广义上包含可再生能源和新能源,涵盖风能、水能、海洋能、太阳能、氢能、生物能、地热能、核能等。准确来说,清洁能源不是对能源的简单分类,而是指能源清洁、高效、系统化应用的技术体系。清洁能源的发展不仅可以解决不可再生资源枯竭问题,而且有利于保护生态环境,维持生态平衡,走可再生工业化道路,实现可持续发展。


中国以清洁能源为主体的结构调整趋势初步形成,可再生能源装机规模与发展速度均居世界第一


我国在推动能源绿色低碳转型方向取得了显著成效,2018年中国已是最大的风电市场,是世界上第一个风电装机容量超过200吉瓦的国家。2019年我国清洁能源发电量占国内全部发电量的35.51%,发电装机占国内全部电力装机的46.13%,其中风光发电量占比8.58%,装机占比20.55%,可再生能源装机规模与发展速度均居世界第一。清洁能源消费量占能源消费总量23.4%,以清洁能源为主体的结构调整趋势初步形成。


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跨界新能源企业快速增加,入围企业数反超石油,位居第三


2019年中国能源企业500强分布中,新能源企业入围90家,反超石油企业,位居第三,增长速度快。135家电力企业90%以上涉足新能源,除去电力企业,500强中有近30家煤企等传统能源企业将新能源列入产业板块,作为与主业并列发展的产业之一,加速向清洁能源服务商转型。


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清洁能源发展距离转型发展目标仍有较大差距,开发量有待大幅提升


我国《能源生产和消费革命战略(2016-2030)》指出,到2030、2050年,非化石能源占一次能源消费比重将分别达到20%、50%,2018年非化石能源占一次能源消费比重14.3%,2020年目标达成在即,但距离清洁能源转型发展目标和要求仍有较大差距,推动能源革命步伐仍需加快。


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我国目前风能与光伏已开发量尚不足技术可开发资源的十分之一。2019年我国风能装机量2.09亿KW,而中国的技术可开发风电资源高达约35亿KW,加之国内可再生资源量足够丰富,达到高比例完全可能,中国清洁能源开发量还有待大幅提升。


2019年5月,习近平总书记主持召开中央全面深化改革委员会第八次会议,审议通过了《关于在山西开展能源革命综合改革试点的意见》,由此山西正式成为全国首个能源革命综合改革试点,这意味着党中央赋予了山西重大使命,对于发挥山西在推进全国能源革命中的示范引领作用,促进资源型地区经济转型和高质量发展,具有重大而深远的意义。


为推动能源革命,实现阶段性目标,山西从哪些方面入手?


2019年9月16日,山西省召开了全省能源革命综合改革试点动员部署大会,骆惠宁书记对推进能源革命综合改革试点作出全面部署,楼阳生省长围绕抓好任务落实提出了具体要求。综合来看,主要概括为以下三点:


 煤炭清洁高效利用,推动煤炭能源生产消费革命。


积极发展新能源及可再生能源以代替化石能源,山西目前主要发展煤层气、风能、太阳能、氢能。(煤层气已在转型方向一详细阐述,这里不做过多赘述)


 加快能源领域国有企业改革,推进混合所有制改革。


壹:煤炭清洁高效利用,推动煤炭能源生产消费革命,并取得一定成效


在低碳、绿色为主题的时代背景下,原有粗放式的煤炭生产和消费模式必然终结,只有走精细化发展道路,推进煤炭向绿色、智能、清洁、低碳方向发展, 才能保持煤炭行业的市场竞争地位和竞争实力,这是能源革命的要求,更是煤炭行业自身发展的需求。


加速对高炭原煤等材料的替代


山西有众多的焦炉煤气、煤层气及天然气等燃气资源。大范围推广天然气、煤层气、焦炉煤气和氢气“四气合一”混合燃烧,是高碳能源低碳化利用的必然途径。


煤炭应用低碳清洁化


通过引进和实施先进技术,清洁高效地利用煤炭能源。如潞安集团和美国空气产品公司在高硫煤清洁利用一体化方面开展合作,该项目被列为山西省建设国家综改试验区的转型重大标杆,项目建设对实现煤炭绿色高效清洁转化具有重大意义。


近几年煤炭转型发展取得了一定成效。首先在技术上得到攻破,2020年4月,晋煤集团与中航联合开发的“晋航炉”(JM-H)168小时工业化试验取得成功,实现了煤炭原料的“吃干榨尽”,为全省乃至全国高灰熔点无烟块煤气化提供了高效、清洁、经济的新路径,攻克了世界性难题,晋煤集团建成了目前全国唯一的块煤加压熔渣气化技术开发平台。


节能减排效果明显。2019年全年煤炭产量9.8亿吨,其中煤炭先进产能占比达68%。单位GDP耗能呈下降趋势,但2018年山西单位GDP耗能降低率在中部六省中最小,同时小于全国3.0%的平均水平。从降幅来看,耗能虽然有所改善,但仍有较大提升空间。


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党的十八大以来,山西省陆续出台了一系列节能减排的规定和政策,2015年后二氧化硫排放量降至100吨以下,2017年达到25吨,山西逐步摆脱能耗大省、污染大省形象。


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虽然煤炭转型发展取得了一定成效,但任务依然繁重,转型路上阻碍重重。尤其是在关键技术领域,我国仍需依靠西方发达国家,导致在技术突破方面存在一定瓶颈。实现煤炭的清洁高效利用, 必须利用煤炭先进的生产与加工技术,要大力进行新技术研发, 只要科学利用好煤炭生产与加工技术,煤炭的清洁高效利用完全可以实现。


贰:积极发展新能源及可再生能源以代替化石能源


山西形成多元化能源结构,清洁能源占比不断提高新能源装机总容量全国第五


新中国成立初期,全省一次能源生产只有原煤,发电量全部为火力发电,改革开放后,逐步开始开发利用清洁能源,以风能、太阳能为代表的新能源得到快速发展,能源生产结构朝着多元化目标迈进。2009年全省首次出现风电装机容量,2011年首次出现太阳能发电装机。截止2018年底,一次能源生产结构中,原煤占比下降至97.63%,煤层气占比0.87%,风/光/水电等占比由1980年的0.18%提升至1.51%,清洁能源占比不断提高,清洁电力占比达11.3%,比2012年提高7.68个百分点,电源结构持续优化。


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截止2019年5月底,山西省新能源装机突破2000万千瓦,占比23.08%,总容量全国第五,发电量150.97亿千瓦时,占比11.65%。照此测算,2019年可替代标煤1134吨,减少二氧化碳排放3061吨。


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风能


山西风电发展速度快,晋北区域成为山西主要风电基地


近年来随着各市县风能发电项目的陆续建成,山西风力发电量也在不断上涨。2018年发电总量达到历年最高的212亿千瓦时;2019年山西省敲定的195处重点工程项目中,风电项目有32个,说明山西对风电发展十分重视,风电发展速度较快。


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受地形地势制约,山西风电项目主要集中于晋北地区。依托朔州、大同、忻州极强的风力资源,山西在晋北地区打造风电基地,“十三五”期间规划晋北三市风电基地建设规模共700万千瓦。


目前朔州右玉是山西省最大的风电基地,同时朔州拥有华北最大的风电运维基地——山西鲁庆华风电运维基地,山西还积极探索风电利用新模式,在大同灵丘建设了全国最大的风电供暖项目、推动分散式风电项目发展等。


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风电已成为山西第二大电源,但仅占比6%,且全国排名不突出,规模小,发展受到多方面制约


当前山西风电虽已成为仅次于火电的第二大电源,但仅占全省发电量的6%。2019年山西风力发电量为188亿千瓦时,全国排名第六,位于全国中上游水平,风力发电整体开发能力并不突出,规模相对有限。


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山西风电发展受到多方面的制约,一是风力资源分布不平衡,主要分布在晋北地区。二是目前山西已投入的发电装机以合资设备为主,省内风电装备制造业发展与大规模风电发展不匹配。三是风电规模与整体规划不匹配,虽然山西风电规模发展迅速,但政府在电价制定以及电网规划等方面进展相对缓慢,影响风电发展进程。


太阳能


国家光伏“领跑者“重点建设区域,发电规模全国第一,光伏扶贫成果显著,扶贫收益占全国10%以上


2015年国家能源局提出实施光伏发电“领跑者”计划和建设领跑基地,到目前共批复3批基地共22个项目,前两批基本已完成并网。其中山西省有5个,在光伏“领跑者”基地中独占鳌头,是国家重点建设区域,2019年山西光伏领跑者发电规模全国第一。国家能源局启动的首个光伏发电领跑示范基地位于大同市,是全国首个百万千瓦级光伏领跑者基地。


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同时传统能源企业也在向清洁能源领域迈进。晋能集团是全省最早建设、运营风电和光伏项目的企业,清洁能源现已成为集团主业,目前是山西省最大规模清洁能源产业实体,产品出口日本、德国等14个国家。


2019年7月,山煤国际与钧石能源(专业从事新一代高效异质结太阳能电池产业链的高新技术企业)签订战略合作协议(未签订正式合作协议),即将进军光伏行业。


光伏扶贫是政府精准扶贫项目之一,山西省作为全国光伏扶贫首批试点省份,自2015年开始发展光伏扶贫。目前全省光伏扶贫总装机规模295.04万千瓦,涉及11个市、75个县(57个贫困县、18个非贫困县), 截止到2019年底,全省光伏扶贫累计结算收益16.78亿元,发放到村13.71亿元,惠及6077个贫困村、36.85万余贫困户。


山西省光伏扶贫规模总量在全国26个有光伏扶贫项目省份中排名第二,2019年全国光伏扶贫收益大约在150亿左右,山西占比10%以上,扶贫效果显著。


山西太阳能发电量全国第七,太阳能资源限制其光伏发展,“光伏+”成为主要模式


2019年山西太阳能发电总量为63亿千瓦时,名列全国第七位,整体规模一般。山西太阳能发电虽然起步早,但受地理地势影响,太阳能资源丰富度有限,无法发展大规模光电项目,只能以分散式为主,发电量仅位于全国中上游水平。


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相比于前两批光伏领跑者基地土地特点,第三批则各有地域特点,结合各地特色发展光伏。例如山西省长治市基地选址位于黎城、平顺两县,2019年3月开工建设,6月相继并网,同时结合当地各类资源进行“光伏+”的综合开发,实现“光伏+林业+扶贫+旅游”四位一体。未来“光伏+”将是主要发展模式。


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氢能:氢能成为“新宠儿”,打造以氢能源经济圈为主的氢能高地,是山西实现工业结构反转的关键方式之一


氢能作为最清洁、可再生循环的二次能源,可以达到零碳排放,成为能源的“新宠儿”,被誉为21世纪的”终极能源”,近年来在国内获得了前所未有的关注。2019年《中国氢能源及燃料电池产业白皮书》称,氢能将成为中国未来能源体系的重要组成部分,预计到2050年氢能在中国能源体系中的占比约为10%,氢气需求量接近6000万吨,年经济产值超10万亿元。


山西正在积极布局一条氢能全产业链,打造以氢能源经济圈为主的氢能高地,由“煤都”向“氢都”转变,是山西实现工业结构性反转的关键一招。《山西能源革命综合改革试点行动方案》中明确提出,要研究制定氢能产业发展规划,推动氢能产业发展。


一、山西省氢能来源广泛,制氢成本低,利用焦炭副产焦炉煤气制氢优势明显


山西是全国规模最大的焦炭生产基地,焦炭产能9000万 t/a 左右,焦炉煤气资源非常丰富。副产的焦炉煤气如果全部制氢,仅此一项氢气产能达到 88 亿 m³,焦炉气制氢成本较低,发展氢能经济具有相当大的成本优势。而且山西有大量的弃风弃光电等可供制氢的存量资源,氢能来源广泛,这一先天优势让我省成为性价比占优的氢能源大省。


二、山西新能源需求量大,氢能源产业发展将迎来“井喷”


随着新能源汽车的不断推广,我省对氢燃料电池需求量也加大,2020年财政部发出的《关于征求<关于开展燃料电池汽车示范推广的通知>(征求意见稿)意见的函》指出,要在北京、山西等八个省市“推广超过1000辆达到相关技术指标的燃料电池汽车”。同时氢能将被用于发电和为城市供暖,未来几年氢能消费量会迅速增长,迎来“井喷”。


山西氢能产业全产业链布局加快,力争5年后产业链完善,将山西打造成中国的“氢谷”


2019年4月出台的《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》提出,依托太原、大同、长治现有氢燃料电池汽车相关产业开展试点示范,并申报国家级燃料电池汽车试点示范城市。到2020年结束前,在示范运行城市,建设加氢站3座、示范公交路线10条,形成700台的运营规模,2019年5月大同市第一个加氢站已经投产。


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太原市、大同市、阳泉市、长治市和运城市五个氢能产业集群逐渐形成,燃料电池、动力系统平台、燃料电池汽车及示范运营等产业配套要素一 一集聚。太原市清徐精细化工循环产业园内的美锦集团,积极布局氢能源示范项目,预计2020年10月底可实现部分焦炉投产,项目建成后可年产氢1600万m³。


另外,为加快氢能产业布局,山西省也在积极推动各方合作。


山西国新能源已与法国液化空气集团合作布局氢能、生物智能发展,加大布局的同时推动山西技术提升。


潞安集团正在与德国企业合作,引进氢燃料电池生产线项目,具备了氢能、燃料电池、动力系统平台、燃料电池汽车及示范运营等较完整的产业配套要素,基本形成了较为完善的产业链。


2019年11月,山西省工信厅、阳煤集团、焦煤集团、潞安集团、山西省产业基金管理公司、深圳华制智能制造技术公司、上海岚泽能源科技公司在太原共同签署氢能产业战略合作框架协议,7方将充分发挥各自优势,携手推动氢能全产业链项目在山西落地发展。


《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》提出,力争5年后,在山西形成技术体系健全、产业链完善、产业闭环,具备市场竞争力的氢能生产、利用示范基地,将山西打造成中国的“氢谷”。


以大同为首的氢能产业全产业链即将建成


大同是山西发展氢能的主要基地。2018年底,“氢都”大同新能源产业城开工建设,总规划面积50平方公里,起步区面积10平方公里。截止2019年底,产业城落地项目共49个,其中已建成22个。


2019年5月,大同市建成全国首座制氢加氢一体站,每天可生产500公斤氢气,可满足70多辆氢燃料电池公交车的加氢需求。同时50辆氢燃料动能公交车投入运营,这种新型大巴车可在零下20-30°C正在运行,续航里程最高可达到500公里。


2019年8月,“氢都”新能源产业城的第一个项目——氢都驰拓新能源产业基地项目投产,该项目以研发、生产、销售锂电池材料为核心,计划总投资约50亿元。


2020年1月,山西首座氢储能综合能源互补项目正式签订,该项目以云冈热电公司现有热电资源为基础,进行以氢为主的储能建设,将进一步完善氢能产业布局


除此外,武汉雄韬氢雄燃料电池科技有限公司正在大同建设一个投资27亿元的氢能产业园,这是该公司在北方最大的产业基地,3年内将建成年产不少于5万套氢燃料电池发动机产能,并将在大同推广不少于3000台氢能燃料电池车。


北京首航艾启威节能技术股份有限公司也在大同设立了分公司,计划未来五年在大同将建设3座制氢工厂、10-20座加氢站和3-5座分布式氢能源电站。


目前大同市与几家汽车制造商的合作也在洽谈,一旦落地,大同将建成包括制氢、储氢、氢燃料电池核心部件和整车制造在内的全链条产业生态圈。


氢能产业发展已势不可挡,但面临诸多局限,技术和成本是亟需解决的核心问题

氢能产业处于发展初期,其各方面优势使氢能发展已势不可挡,但目前仍面临诸多限制:


从制氢环节上看,现有制氢技术大多依赖煤炭、天然气等一次能源,经济、环保性问题依然突出。利用核能、生物质气化制氢尚不成熟,利用太阳能或风能等可再生能源则存在效率低、综合成本高等问题。目前正在突破的技术是光解水制氢,以提高能量效率。


从储氢环节上看,现有储氢技术包括高压气态储氢、低温液态储氢、固态储氢和有机物液态储氢。但每种形式存在一定缺陷,储氢罐使用的碳纤维等材料价格同样昂贵,储氢密度、储氢安全性和储氢成本之间的平衡关系尚未解决,离大规模商业化应用还有一定差距。


从用氢环节上看,用氢的便利性和成本控制难以兼顾,氢转电所用燃料电池的催化剂、质子交换膜和极板等部分造价高昂,高昂的成本也是制约氢燃料电池车发展的关键因素,而且目前氢燃料电池汽车规模不足,导致加氢站建造成本难以回收,加氢站数量不足反过来又制约了用户选用氢燃料电池汽车。


另外,现有的储能参与市场的机制尚不完善,也限制了氢能资源的市场积极性,限制了我国氢能产业规模化和商业化的发展。

随着氢气的制备、储存、运输等技术的升级,氢气应用的成本将进一步下降,未来有望大规模进入市场。


山西加大科学研发,内容涉及氢能全产业链,部分项目取得较大突破


2019年8月,山西省工信厅表示要求“各有关单位要抢抓战略机遇期,加紧组建氢能产业联盟,加快推进重点项目建设,将氢能产业关键核心技术攻关作为工作重点积极推进” 。


目前与“氢能”有关的重大科技项目均在大力推进中,这些项目参与单位有高校、研究所、企业,研发内容遍及“氢能”利用的全产业链,部分已取得一定成就。


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同时其他企业在氢能技术方面也获得一定成就:


位于综改区的江铃重汽已自主研发氢燃料动力系统核心零部件包含的氢燃料电堆及系统集成和电驱动系统、动力电池系统,预计到2022年,江铃重汽将实现年度产销氢燃料电池整车3万台。


目前潞安集团除掌握变压吸附制氢工艺并稳定成熟运行外,正在与德国公司开展金属膜分离技术高纯氢项目合作,技术得到不断改进。


政府出台多方面政策支持氢能发展,将全力把握氢能产业发展主动权,氢能产业未来将大有可为


《山西省新能源汽车产业2019年行动计划》指出,山西省政府将从财政补贴、配套设施、科研技术等多方面促进氢能发展。


2019年9月,山西省委书记、省人大常委会主任骆惠宁在山西省能源革命综合改革试点动员部署大会上强调,山西省发展氢能产业有独特优势,要把发展氢能与焦化行业提质升级结合起来,加快推进氢能全产业链布局,全力把握这一未来产业的发展主动权。


对山西而言,风能、太阳能、氢能是重点发展的清洁能源,虽然风电、光伏发电起步早,已成为山西第二、三大电源,但因自身地形地势因素影响,未来发展规模受限。相比而言,氢能作为一种清洁能源和良好的能源载体,具有清洁高效、可储能、可运输、应用场景丰富等特点,发展前景广阔。而山西发展氢能优势明显,近两年山西也在加快氢能产业全产业链布局,加大科学研发等以促进氢能发展,因此长远来看,氢能将是山西主攻方向,其发展速度及规模也将超过风能及太阳能。


叁:加快能源领域国有企业改革,推进混合所有制改革


混合所有制改革是国有企业改革的突破口,通过企业合作,强强联手,提升省属大型能源骨干企业思想及技术,同时实现各自优势输出,创造价值。


2018年2月山西首个混合所有制配售电公司在综改区成立,允许社会资本成立,此次改革使混合制改革迈上新的台阶。


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2018年2月山西省通过实行股权开放与江苏国新集团合作成立“苏晋能源控股公司”,并由江苏国信控股山西部分煤电国企。通过企业间的开发合作实现了中部与东部地区的互融互动,也实现了企业间的互利互惠、共赢发展。


清洁能源已成为当今社会关注的焦点,其推广应用已成势在必行。


新能源汽车应用广泛,2019年产量占全部汽车产量的87%,临汾、长治、忻州公交车实现纯电动化

新能源汽车已经是我国低碳经济重要的着力点和增长点。《关于印发山西省打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》提出,2020年底前,山西11个设区市城市建成区公交车、出租车、环卫车全部更换为新能源汽车。


2016年太原市成为全球首个出租车全面电动化城市,2018年网约车均换为新能源汽车,按照计划,2020年太原市公交车将全部更换为纯电动车。而临汾、长治、忻州等市城市公交车也全部实现了纯电动化。


绿色低碳技术的广泛运用,不仅改变了人们的生产生活方式,也促进新兴能源产业迅速壮大。


2019年全省新能源汽车产量5.8万辆,已占到全部汽车产量的87%。


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新能源充电桩等配套也相应得以发展,2019年山西电力公司共安排33个充电项目,搭建起点(地市城区)、线(高速公路)、面(县域)和五A景区相结合的充电服务网络,基本实现省内电动汽车出行无忧。


焦煤集团也开始进军新能源市场,2019年11月,焦煤集团旗下分公司成为山西省布局范围最广的国有新能源汽车共享企业。


冬季清洁取暖代替传统煤炭取暖,到2021年全省清洁取暖覆盖率达75%


山西从2017年启动冬季清洁取暖,2018-2020年三年实施补贴政策。截止2018年底,全省清洁取暖面积9.87亿㎡,覆盖率71.75%,除集中供热(含工业)外,煤改气为主要方式,占比达到10.71%。


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11个地市中,太原市2017年已被列为北方地区冬季清洁取暖试点城市,清洁取暖覆盖率已超过95%,大同最低,仅50%。


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2019年,山西省冬季清洁取暖改造完成142.94万户,完成率105.9%。

2020年,山西省计划将完成137.2598万户清洁取暖改造。

到2021年,全省规划实现清洁取暖总面积约11.8亿㎡,覆盖率达到75%左右。其中设区市建成区、县城建成区清洁取暖覆盖率达到100%;农村地区清洁取暖覆盖率达到60%。


清洁能源目前在技术、成本、资金等方面仍存在很大问题。


发展清洁能源已成为保持我国社会经济可持续发展的必然选择。山西发展清洁能源,推动能源革命取得了长足发展,但尤其在技术、成本、资金等方面仍存在很大问题,这同样是我国清洁能源主要面临的问题。


清洁能源是资金、技术密集型产业,其前期对研发的资金投资和设备原料的投入远远高于传统能源,但目前缺少相应的政策资金支持。其次是关键性技术需要突破。技术提升后,将会带动成本下降,从而实现产业化、规模化发展。


当然不管从国家还是山西层面,均在从各方面推进清洁能源发展。2020年6月,国家财政部印发了《清洁能源发展专项资金管理暂行办法》的通知,对各省市发展清洁能源提供资金支持;《能源技术革命创新行动计划(2016-2020年)》明确了我国能源技术创新的工作重点和主攻方向,到2030年我国将建立完善的能源技术创新体系。山西省也通过将企业与学院合作、国内国际合作、引进人才等方面提高技术水平,促进清洁能源发展。


随着山西能源革命综合改革试点的推进以及“十四五”时期的到来,山西有着更高的发展目标,未来一段时期内,山西将着力于“五大基地”(煤炭绿色开发利用基地、非常规天然气生产基地、现代煤化工示范基地、电力外送基地、煤基科技创新成果转化基地)建设目标,继续遵循能源生产和消费革命战略,力争实现能源生产方式实现清洁高效、能源消费方式实现绿色低碳、能源资源得到高效利用、清洁低碳安全高效的现代能源体系基本建立的目标,有效发挥“全国能源革命排头兵”走在前、做表率的示范引领作用。


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