韦东远 刘海迪 金 鹿 赵绘存（中国科学技术发展战略研究院；天津市科学技术发展战略研究院）
摘 要：在新一轮能源变革中，面对不确定因素增多，能源安全风险增大的新形势，以新能源为核心的能源转型对技术创新提出了更高的要求。天津市作为我国东部地区典型的能源输入型省市之一，能源依赖外地供应，能源发展机遇与挑战并存。在此背景下，立足天津能源资源现状及对科技创新的需求，围绕天津在加强能源保障、调整能源结构、推行节能降碳等关键着力点，本研究提出科技支撑天津市能源资源安全的实现路径和策略，探索能源领域新质生产力的培育与发展路径，以期为国家能源安全提供区域发展的样本借鉴。
关键词：能源输入型城市；能源安全；转型升级；对策建议
当前，全球能源供应短缺问题凸显，各国对石油、天然气等传统能源及新能源所需关键矿产资源争夺愈演愈烈，世界能源安全风险不断加大。我国积极应对全球能源挑战，积极推进能源革命。目前，能源资源安全总体稳定，一次能源供需平衡，结构持续优化，发展机遇大于挑战。在我国能源转型的关键时期，天津作为北方重要的能源枢纽城市，积极贯彻落实“四个革命、一个合作”能源安全新战略，深入推行能源改革，已形成多元发展的能源格局，但与北京市和上海市相比，能源结构偏煤、能耗强度偏高，能源安全高质量发展仍面临去产能、防风险、补短板的任务和压力。
一、天津市能源安全的发展现状与优势
（一）政策环境日益优化，多元发展格局确立形成
从能源发展顶层设计看，天津市将“绿色低碳发展”列为天津发展的“十项行动”之一，能源政策不断优化完善。围绕保障能源安全、碳达峰碳中和、绿色低碳转型等出台了一系列政策文件，构建了可再生能源、新型储能、电力高质量发展并重的多元化能源格局。目前，天津市能源消费总量得到有效控制，能源结构持续优化，全市能源消费总量控制在8000万吨标准煤上下，非化石能源消费比重达到10%以上。国家绿色制造单位连续三年新增数量排名全国第三。全球首个“智慧零碳”码头在天津港拔地而起，是全国唯一入选国家能源绿色低碳转型典型案例的港口。
（二）创新资源优势突出，多项关键技术世界领先
天津市依托科教资源优势和先进制造研发优势，在光伏、风电、氢能及碳捕集领域，多项关键技术取得世界领先的成绩。在光伏领域，TCL中环推出的G12太阳能单晶硅片，打破了光伏行业近年来泛8寸硅片尺寸局限，首次实现大规模生产和应用，市占率全球第一。在风电领域，东方电气成功研制世界最长的126米风力发电机组叶片，其采用的碳纤维真空灌注技术为全球首创。天津大学攻克了海上风电新型筒型基础与高效安装成套技术难题，将海上施工效率提升了5~7倍，填补了国际空白。在氢能领域，新氢动力“固态金属储氢燃料电池叉车”是全球首款固态金属储氢技术与工业叉车相结合的实质性应用产品。大陆制氢发明的分离式循环水电解制氢技术处于国际先进水平。在碳捕集领域，中国科学院天津工业生物技术研究所研发的二氧化碳合成淀粉技术，对应对气候变化实现碳中和有着重大意义，被评为2021年度中国科学十大进展之一。
（三）原油产量居全国第一，新能源产业链体系完整
天津市原油资源丰富，新能源产业门类齐全，具备发展风能、光能、地热能等绿色能源的基本条件。从化石能源资源看，天津市坐拥我国最大的海上油田渤海油田和陆上主力油田之一大港油田，2023年原油产量突破3769万吨，约占全国产量的18%，稳居全国第一。其中渤海油田原油增量近230万吨，占全国总增量的50%左右。从风能光能资源看，天津为Ⅳ类风资源区，Ⅱ类光资源区，电网建设完善，具备开发利用风能、太阳能的基本条件。从地热能资源看，《天津市矿产资源规划2021-2025》显示，天津南部平原区地热资源丰富，4000米深度范围内分布6个热储层，地热资源可采量为4.96亿立方米/年，其中馆陶组和雾迷山组在回灌条件下地热资源可采量为1.64亿立方米/年。从新能源产业发展基础上看，天津新能源产业门类齐全，形成了涵盖锂离子电池、风力发电、太阳能光伏、氢能及氢燃料电池领域的全产业链体系。动力电池产业集群发展全国领先，是国内最大的风力发电设备生产基地之一。
（四）能源改革成效显著，能源数据指标稳中向好
天津市深入推进能源改革，在供应保障、结构调整及消费转型升级等方面成效显著。从能源结构上看，以煤为主的能源结构逐渐向多元化、清洁化方向转变，煤炭消费总量及消费占比逐年降低，天然气及非化石能源消费总量及占比逐年上升。2022年天津市能源消费总量为8121.77万吨标准煤，其中煤炭消费占比为32.8%，较2015年降低了8%；天然气消费占比为20.9%，较2015年增加了10.7%；非化石能源消费占比为10%，较2015年增加了7.3%。从能源效率和碳排放强度上看，近年来天津市能源消费强度和碳排放强度均呈逐年下降趋势，2022年天津市每万元GDP能耗约为0.5吨标准煤，较2015年大幅下降。2021年天津市每万元GDP排放1.1吨二氧化碳，较2015年下降约35%。
二、天津市能源资源安全面临的挑战
（一）对外依赖程度较高，能源资源禀赋不足
随着能源改革的推进，天津市已基本形成稳内、强外、提质的供应格局，但煤炭、天然气等资源仍对外依赖偏高。从能源资源供应看，煤炭全部依靠外调，天然气缺口超70%，电力缺口约30%，属于典型的能源输入型城市，能源依赖外地供应。另外，天津市金属矿产资源储量规模较小，新型储能、太阳能电池板、风机等新能源领域所需关键金属矿产，如锂盐、镍、铂、锰、铬、锌等依赖外地供应及国外进口。
（二）煤油消费占比偏高，产业结构相对偏重
天津市能源消费仍以化石能源为主，能源结构偏煤偏油，火力发电占比过高，产业结构偏重。从能源消费结构看，2022年天津市煤炭消费占比最高，约32.8%，其次是原油消费，占比29.2%，两项合计占比高达62%。天然气和电力消费占比分别为20.9%、16%；风力与光伏发电合计占比不足4%；其他类型能源消费仅占1.2%。与先进城市对比，天津市煤炭消费占比相对偏高，2022年上海煤炭消费占比为25.1%，而北京仅为1.02%，能源结构调整仍有较大空间。从产业结构看，石化产业、石油和天然气开采业、汽车制造业是天津的三大工业支柱。天津市三次产业结构与北京上海相比，工业结构偏重。
（三）能源能耗强度偏高，“双碳”达标任重道远
天津市工业制造业较其他省市，仍存在能耗强度高、碳排放高的问题。从能源消耗强度上看，天津市能耗强度高于同期的重庆市、上海市、北京市、武汉市。从二氧化碳排放强度看，高于同期重庆市、上海市、北京市。绿色低碳转型亟待加速。
（四）能源转型亟待提速，结构优化任务艰巨
天津市目前仍处在“化石能源为主，新能源逐步提速”的发展阶段，能源领域部分核心技术竞争力不强，优化调整能源结构任务艰巨。从能源结构调整难度看，天津市高碳化能源占比过高，且风能、光伏等可再生能源受地理条件约束，难以进行大规模集中式开发。另外，35蒸吨以下燃煤工业、供暖锅炉已基本清零，继续减煤空间不大，因此短期内很难实现非化石能源大规模替代。从关键技术研发推广看，远海风电技术成熟度较低，数字化赋能碳管理、碳减排、碳评价等技术还处于发展阶段，高耗能产业技术改造、零碳负碳技术的研发投资力度不足，能源存储、氢能技术示范项目有限，推广力度不足。
三、天津市能源资源安全的发展路径及应对策略
（一）深化协同发展，建立多能互补供给体系
结合区位优势，落实京津冀能源协同发展行动，提升能源储备和应急保障能力，构建多能互补、安全韧性的能源供给系统。一是合理有序存储开发化石能源。优化煤炭资源供应，提升煤炭铁路运能，加强煤炭资源战略储备能力；促进京津冀油气管网互联互通互济，加强LNG(液化天然气)的储备集散能力；结合渤海及大港油田的储量资源，合理扩大油气资源勘探开发，保持产量稳中有增。二是大力开发可再生能源。立足区域资源禀赋，充分挖掘屋顶资源潜力，统筹利用土地资源，集散并重加快太阳能资源开发；海陆并举大力开发风电资源，积极参与张家口、承德等冀北风光资源开发；因地制宜推进热能开发。三是提升电力供应水平。优化本地电源结构，稳定煤电装机规模，扩大天然气、可再生能源装机容量；打通更多“外电入津”通道，加快大同–怀来–天津等特高压通道建设，融入京津冀特高压环网。四是增强能源产业链保障能力。联合京、冀建立产业链供应链风险预警机制，密切追踪新能源所需关键金属矿产供应情况，提升能源转型风险识别、预警及防控能力。
（二）坚持创新驱动，培育可持续发展新动能
加快技术创新突破及转化应用，优化科技资源配置，加速能源领域产业创新发展，形成新质生产力。一是加快技术创新突破。以“揭榜挂帅”或组建创新联合体等方式调动企业、高校院所就能源关键材料、核心技术开展产学研联合攻关，推动海上风电制氢、潮汐能/潮流能开发、大容量储能、高效CCUS技术和新型燃料替代等相关核心技术攻关突破。二是加快技术创新推广。大力推广生物质掺混发电、粉煤加氢气化等技术应用，加强化石能源清洁高效利用；大力推广薄膜太阳能电池、构网型与漂浮式风电技术，促进可再生能源快速发展；建设“源网荷储一体化”智慧能源系统，结合电网消纳和调峰需求，逐步推广“可再生能源+储能”模式。三是加快产业创新发展。鼓励天津中海油等龙头企业利用自身资源优势，发展“碳中和+”产业；依托宁河区、武清区等一批可再生能源项目，大力发展海洋可再生能源产业；借助天津市新能源电池完整的产业链优势，推动新型储能产业快速发展。
（三）秉承绿色发展理念，大力推进能源结构调整
低碳能源快速发展和高碳能源低碳利用并重，积极推进能源结构优化。一是合理推动煤、油、气消费减量替代。消减钢铁、化工用煤，加快煤电从主力电源向支撑调峰电源转变。合理调控油品消费，推动车辆电能替代基础设施建设，推广先进生物液体燃料、可持续航空燃料。扩大天然气能源装机容量，持续推动天然气发电（热电）项目、天然气分布式能源站等建设。二是推动非化石能源规模化发展。以滨海新区等区域为重点，集散并重加快风电与光电开发，提高风电、太阳能发电量占全市发电量的比重；支持雾迷山组采灌井开采、对油田勘探闲置井再利用，探索“地热+”多能互补模式；充分挖掘生物质利用潜能，提升生活垃圾焚烧发电上网能力；加快配电网改造，提升可再生能源消纳能力。三是提高外受电中绿电比重。依托天津电力交易市场，推进山西、内蒙古等地的绿电入津，组织各类交易主体开展绿电绿证交易，助力企业便捷使用清洁能源，促进新能源快速发展，降低化石能源消耗，减少污染物排放。推动区域绿色电力市场化交易，扩大区域内绿电消纳水平。
（四）践行节能降碳，加快重点行业升级改造
严控能源消费总量和强度，优先保障合理用能，重点推进化工、冶炼、建筑等工业领域节能降碳改造，提高能源利用率。一是加强重点行业产能调控。依法依规限制和淘汰落后产能，严控机械加工、铸造、炼油等行业新增产能，新增和扩建的工业领域项目必须达到效能标杆水平和环保绩效A级水平。二是加快节能降碳改造和设备更新。通过生物质掺烧、绿氨掺烧等路径，统筹推进国能盘山等电厂煤电机组低碳化改造；加强余热余压回收利用，推广大型高效压缩机、先进气化炉等节能设备；结合城市更新行动，推进老旧供热管网升级，加快建筑节能改造。三是研发推广先进工艺技术。推广铁水一罐到底、新一代离子膜电解槽等先进工艺技术；加强可再生能源制氢、二氧化碳加氢制备化工产品等研发应用，支持建设绿氢炼化工程，加强氢冶金等低碳冶炼技术示范应用。
（五）强化示范引领，打造绿色用能全国标杆
讲好能源安全高效发展的天津故事，大力推广低碳智慧用能典型案例，打造新能源场景应用示范，促进天津能源技术走向世界，形成以点带面的示范效应。一是推广用能案例。充分发挥“零碳码头”“智慧小镇”等典型案例示范引领作用，驱动能源资源安全发展进一步向智能化、智慧化、便捷化迈进，为城市电力发展注入新动力，继续创建国家生态文明建设示范区、“绿水青山就是金山银山”实践创新基地。二是打造能源场景示范。大力支撑京津冀氢能汽车示范群城市建设，打造货运重卡、物流、叉车等规模化应用的示范场景。推进能源领域首台（套）重大技术装备项目和国家电力示范项目，促进能源技术、应用场景和商业模式创新。试点碳捕集和封存装备应用，探索零碳机组的“天津模式”。聚焦中新生态城，打造国家绿色发展示范区升级版，加快建设城市主中心——绿创园，建设绿色建筑群，搭建绿色低碳技术创新平台，成为全国绿色发展的典范。三是促进天津市能源产业走向国际。发挥央企领军作用，打造高效、低碳的新能源产业实验、研发基地，推动电源电力技术走出去，建立完善政企协同、便捷高效的能源国际交流机制，带动天津能源技术、电力装备、施工建设等领域走向世界，以点带面形成示范效应。
（六）释放市场活力，深化能源体制机制改革
充分发挥市场作用，释放市场活力，完善新能源发展标准及金融支撑政策，为能源供应安全提供有力支撑。一是加快推动新能源市场化交易，针对新能源波动性、间歇性等特点，构建具有灵活性和适应性的电力大市场，加快推动各类电源参与电力市场；适度开放碳交易限制，开展用能权交易试点，多元化交易品种，提升碳交易市场的流通性。二是完善能源绿色低碳发展标准体系。积极参与国家对化石能源清洁低碳利用和非化石能源技术标准制修订，完善石化化工、钢铁、有色、建材等重点行业企业碳排放核算规则标准，推动能源碳达峰碳中和标准化提升。三是完善绿色低碳财税金融政策。引入碳普惠机制，撬动社会资本投入低碳产业，为绿色低碳转型提供基金。大力发展绿色基金、绿色贷款等金融工具，加大绿色金融对制造业绿色升级、新技术、新产品的支持力度。加大财政部门对绿色低碳能源发展的财政支持力度，给予绿色产品一定的税收补贴。
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【本文系国家高端智库理事会交办的重点课题：“以科技支撑我国能源资源安全的战略方法研究”（战略研究院课题编号：ZXZK202416）阶段性成果】
（韦东远系中国科学技术发展战略研究院研究员;刘海迪、金鹿、赵绘存分别系天津市科学技术发展战略研究院助理研究员、研究员、高级工程师）