谢 克 昌 , 3
(1.太原理工大学 省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室, 山西 太原 030024；
2.怀柔实验室山西研究院, 山西 太原 030032；
3.中国科学院青岛生物能源与过程所 泛能源大数据与战略研究中心, 山东 青岛 266101)
当前世界正在经历着能源转型与变革。2022 年，全球能源消费量创新高，一次能源消费206 亿t 标准煤，同比增长2.2%，基本回归到疫情前平均增长水平。虽然可再生能源消费量增长迅速[1]，但化石能源仍占全球消费量约81.8%，短期内化石能源将在世界能源结构中占有相当比例。IEA、EIA、OPEC 和BP 公司等发布的能源展望报告预测[2-5]，2040 年化石能源在能源需求中占比73%～78%。
国际形势的动荡不安与国内能源结构的高碳比例要求加快推进构建适应新时代背景的能源体系。我国能源消费总量不断增长，化石能源占比居高不下。2022 年我国能源消费总量达到 54.1 亿t 标煤，化石能源占比约82.6%，其中煤炭占 56.2%，同比提高0.2%，非化石能源消费量仅占17.4%。我国长期面临着油气对外依存度高、进口风险较大的能源安全问题，虽然新能源发展较快，但新能源与低碳技术达到体量尚需时日，短期内我国能源系统转型仍需保持对煤炭资源的高需求量。
在双碳目标和能源转型的压力下，推进煤炭的清洁高效利用与转化对于新型能源体系的建设显得尤为重要。笔者探讨了新型能源体系的内涵及发展，进一步对煤炭清洁高效转化技术与产业发展现状进行阐述与分析，并针对适应新型能源体系的煤炭产业发展路径展开思考与讨论。
1.1 国际新形势下中国能源现状与挑战
2022 年，俄罗斯与乌克兰冲突爆发引发全球能源市场剧烈动荡，国际石油价格历史性地第3 次站上每桶超100 美元的价格水平。为摆脱对俄罗斯石油、天然气等能源的依赖，欧洲国家密集出台一系列能源政策。俄乌战争前，欧盟30%的石油、45%的天然气和46%的煤炭来自俄罗斯。欧盟对俄罗斯实施石油禁运后，欧盟从俄罗斯进口原油和石油产品总量大幅下降。欧盟统计数据显示，2023 年3 月，欧盟从俄罗斯进口的原油和石油产品总量减少了90%。
随着国际油气贸易流向由“逆时针”转向“顺时针”，亚太与欧洲供应来源转换，欧洲油气“脱俄倚美”，俄罗斯油气出口“转东向南”。贸易流向的变化也使得国际能源价格体系动荡加剧紊乱，煤价、电价、关键矿产资源价格飙涨。
根据BP 能源展望报告[5]，全球能源未来将存在四大趋势：油气作用下降、可再生能源快速扩张、电气化程度提高、低碳氢使用增多。
近年来，我国能源发展成果显著。我国能源供应能力稳步增长，能源结构不断优化，节能减排取得成效，科技进步迈出新步伐，国际合作取得新突破，建成了世界最大的能源供应体系。
根据能源研究所统计数据[1]，2021 年我国煤炭、石油以及天然气的储采比分别为37.0、18.2、43.3 a。2022 年我国天然气对外依存度约41%，进口量1 485亿m3，其中通过陆地管道运输597 亿m3，通过海上运输液化天然气888 亿m3。我国石油对外依存度超过70%，年进口量超过5 亿t。超过35%的液化天然气进口、超过70%的原油进口需通过马六甲海峡，风险较大。
除此之外，目前我国CCS/CCUS、绿氢、绿氨等低碳技术仍未充分实现市场化，大部分技术预计到2035 年的市场占有率仅为1%[6]。除抽水蓄能外，其他储能技术的技术成熟度和市场规模有待提升。
可以看出，中国在能源需求、能源结构、能源利用效率以及能源开发利用对生态环境的影响等方面面临诸多挑战，为应对这些挑战，满足经济社会发展的需求，推动能源革命迫在眉睫。
1.2 中国能源体系发展历程
2012 年12 月，中共十八大报告提出“推动能源生产和消费革命”，并在2017 年10 月的十九大报告中再次进行了强调，并提出构建“清洁低碳、安全高效”的能源体系。2022 年10 月，中共二十大报告提出深入推进能源革命，加强煤炭清洁高效利用，加大油气资源勘探开发和增储上产力度，加快规划建设新型能源体系，积极稳妥推进碳达峰碳中和，立足我国能源资源禀赋，坚持先立后破，有计划分步骤实施碳达峰行动。
中国工程院《推动能源生产和消费革命战略研究》项目自2013 年启动，从世界能源形势变化、第3 次工业革命影响、生态文明建设需要多角度研究了能源生产端和消费端的若干问题，提出了能源革命的三阶段论，以着力突破煤炭清洁高效利用为重点的能源技术革命方向和“树立环境优先、节约为主能源发展理念”等七大战略举措[7]。
此后，针对农村地区以及“一带一路”战略中的能源环境和西部能源大通道建设等能源革命中存在的深层次问题，能源革命二期研究提出了农村能源革命“供需协调、洁煤治霾、扬电引气、优化结构”等战略思路和相应的战略目标，提出了西部能源与“一带一路”能源发展以及“生态优先、清洁高效”等基本原则和“三步走”的战略目标[8]。
2018 年，项目三期研究从能源出发，将能源与社会经济、生态环境和区域发展特点联系起来，转变能源的“被动”作用为“主动”作用，针对不同区域的经济基础、社会特征和发展要求，强调能源革命不能“一刀切”、“齐步走”，提出因地制宜推进能源革命战略举措与保障措施[9]。
世界未来能源发展和地缘政治变幻莫测，加强我国新形势下的中长期能源发展战略研究十分必要。“能源战略(2035)”研究[10]提出七大战略举措和六大保障措施与政策建议，指出能源革命定型期的标志是建成清洁低碳、安全高效的现代能源体系，碳达峰、碳中和是这一最终目标的阶段目标和量化体现。因此，应以构建清洁低碳、安全高效的能源体系，引导“双碳”战略的实施。
1.3 新型能源体系内涵
新型能源体系是现代能源体系的发展与扩充，构建清洁、低碳、安全、高效的能源体系是建立新型能源体系的基本路径与前提。面对当前国际国内新形势的双重压力，在中国式现代化建设新要求下，新时代赋予了“新型能源体系研究”新的内涵：多元、协同、智能、普惠。
能源安全与低碳转型的新目标要求以多元化的时空能源分布新格局来有序应对多变的国内国际局势，而实现需求端能源供应的智能化，提高能源的可获得性和服务范围成为能源高质量发展的新任务。新型能源体系下各个维度特征及目标之间的关联性如图1 所示。
图1 新型能源体系内涵Fig.1 Connotation of the new energy system
(1)安全高效。实施能源资源安全战略，提高能源综合生产能力，是强化国家经济安全保障的三大战略之一。新时代的能源安全包括能源供给安全、能源环境与生态安全、能源科技与经济安全。生态文明发展需要建立新型的能源安全观，从单纯增加供应转为供给侧和需求侧双向制约的供应机制，改变片面强调保供的做法，实现能源的生态、环境、气候约束供应。保障能源科技与经济安全，需要转变粗放型能源生产与消费的传统观念，通过提高能效、优化结构、降低能源成本实现能源的可持续供应。
(2)清洁低碳。能源体系的清洁低碳要求能源的开发利用全过程最大程度地减少对生态破坏和环境的污染，在生产和消费过程中最大程度地减少碳排放。通过加强约束火力发电大气污染物排放限额等措施可有效减少大气污染物排放。化石能源的清洁高效转化、高碳能源的低碳化利用、提高非化石能源占比是能源低碳化的根本保证。
(3)多元协同。能源生产与消费方面利用多种能源进行互补(多能互补)，以保证能源供应安全和实现能源利用的最佳效果。多能互补的能源系统有利于提高系统运行效率、设备利用率，同时可以通过阶梯利用提高能源利用效率，有效解决能源消纳问题，避免浪费。同时，能够带动地方投资，促进行业发展和科技创新，提供良好的经济效益和社会效益。能源供需双侧协同发展，包括集中式与分布式协同、煤炭与新能源协同、供给与需求协同发展等。能源协同发展要求新型能源系统由“被动式”协同向“主动式”协同演进，实现多能源系统耦合、多源协同源网荷储用多端协同。
(4)智能普惠。通过集成“云大物移智链边”等先进数字信息技术，能源系统的智能化水平将持续提升。智能能源系统存在3 个主要特征：数字化，智能化，以及网络化。数字化意味着能源各环节数据自动采集、同步分析、共享，而智能化则将有助于供给侧提高能源监测调度运行管理水平，消费侧实现能源按需流动，促进资源节约和高效利用。网络化能够实现产、供、储、销各个环节运营系统互联互通，以及数据可视及全面感知。智能化提高了能源系统的灵活性与连通性。在能源体系智能化基础上，能源服务的普惠性要求需求侧在负担得起的、可持续的支持下，普遍获得能源服务。
2.1 中国煤炭清洁高效转化成就
经过多年发展，我国现代煤化工产业已经取得长足进步。首先，我国现代煤化工产业规模发展迅速，示范和生产基地基本形成，总体规模在全球前列，以内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东、新疆准东4个现代煤化工产业示范区为代表，产业集群基本形成，基地园区初具规模。
由表1 可知，截至2022 年底，我国已建成10 套煤制油、5 套煤制天然气、32 套煤(甲醇)制烯烃、36套煤(合成气)制乙二醇示范及产业化推广项目，煤制油、煤制天然气、煤(甲醇)制烯烃、煤(合成气)制乙二醇产能分别达到931 万t/a、61.25 亿m3/a、1 772万t/a、1 083 万t/a，产量分别为793 万t、61.6 亿m3、1 739 万t、427 万t，产能利用率分别达到85.18%、100.6%、104.01%、39.43%。
表1 中国煤化工产业规模(截至2022 年)Table 1 Scale of China’s coal chemical Industry (up to 2022)
我国煤炭产业技术装备进步，相当一部分技术处于国际先进或领先水平。由表2 可知，我国煤制烯烃、煤制芳烃等多项煤化工产业的关键或核心技术已经达到了国际领先地位，其中煤直接液化、粉煤中低温热解及焦油轻质化工艺拥有国际首创技术，且多项先进工艺技术拥有良好的可持续发展性。
表2 中国煤化工技术发展水平评估Table 2 Evaluation of the development level of China’s coal chemical industry
此外，我国现代煤化工产业工程项目成熟，示范或生产装置运行水平不断提高。以宁煤400 万t/a 为代表的百万吨级煤间接液化项目实现了长周期稳定运行；
陕西未来能源10 万吨级高温费托合成工业示范装置取得成功。数十套应用大连化物所研发技术的50 万～60 万t/a MTO 项目在全国实现了商业化运行，年产50 万t 的煤制乙二醇装置实现了满负荷稳定运行，物耗、能耗、水耗和“三废”排放量不断降低，产品差异化水平有所提升；
百万吨级粉煤快速热解制取特种油品关键技术取得突破并建成运行50 万t/a 示范工程。
2.2 “十四五”期间产业升级示范
“十四五”发展目标对煤炭产业的发展提出了新的要求。首先是产业规模上，要求“十四五”期间煤制油产能达到3 000 万t/a、煤制气达到150 亿m3/a、煤制乙二醇达到1 000 万t/a、煤制芳烃达到100 万t/a、煤制烯烃达到2 000 万t/a。从节能减排来看，需要将单位工业增加值水耗降低10%、能效水平提高5%、CO2排放强度降低5%。产业融合上，实现与石油化工、聚脂产业、PVC 产业融合，以及低阶煤分质利用多联产。科技创新方面，需要开发先进大型煤气化技术，短流程技术，产品高值化、高端化、差异化生产技术以及节能、节水、环保技术。除此之外，绿色发展方面，需要突破高盐废水、CO2减排利用技术标准规范、制定现代煤化工示范项目的主副产品、综合能耗、水耗、安全生产规范等标准制修订。
2.3 问题与挑战
我国积极开展产业升级示范，尽管煤化工发展取得了较大成就，仍然存在以下问题：
(1)煤化工发展的战略定位不清晰。对于煤炭的绿色发展路径认识不足和对缺乏认知而出现“去煤化”与“闻化色变”。在当前世界面临“百年未有之大变局”的情势下，明确科学发展绿色现代煤化工的战略地位，切实将煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务是当务之急。
(2)外部环境制约产业发展。石油价格与供应、产品产能与市场、资源配置与税收、信贷融资与回报、环境容量与用水、温室气体与减排等都是影响中国煤化工发展的外部因素。
(3)某些时期和某些区域，上述影响因素单一或叠加不仅严重制约着煤化工的健康发展，而且大大降低了已形成产业的经济抗风险能力。除不可抗拒的因素外，优化外部环境是发挥煤化工产业比较优势和提升竞争力的重要条件。部分重大装备、材料也制约着中国煤化工进一步发展。
(4)内在不足影响产业竞争力水平。由于技术的创新和突破的欠缺，致使煤化工的能源利用与资源转化效率偏低，环保问题突出。由于现代煤化工工艺中调氢(变换)反应的不可缺失，耗水与碳排放较多。初级产品多，精细化、差异化、专用化下游产品开发不足，产业比较优势不明显、竞争力不强。此外，由于技术集成度和生产管理水平上的差距，产品成本偏高，整体效能有待提高等。
2.4 煤炭清洁高效转化的创新与突破
煤炭清洁高效转化的创新与突破关键在于技术的革新，表现在共性关键技术、前沿引领技术、现代工程技术以及颠覆性技术等方面。
煤化工的共性关键技术主要包括理论基础、转化过程以及废物处理3 个维度(图2)。催化剂技术开发基础理论与共性问题以及复杂反应体系的传质行为、催化作用机理和反应动力学问题是现代煤化工产业的理论基础[11-12]。而转化过程的清洁高效水平提高关键在于基于系统能效、运行安全、环境友好和可持续发展的工艺设计技术和高效分离加工等先进的节能提效技术，加强能耗及污染排放管控。末端废物处理阶段，废水近零排放等技术[13-14]有助于实现煤炭产业废弃物的循环再利用，提高物质利用率。
图2 煤炭清洁高效转化共性关键技术Fig.2 Common key technologies for clean and efficient conversion of coal
前沿引领技术包括煤直接液化技术、煤热解与气化一体化技术、电解煤浆制氢技术、碳燃料电池技术(图3)。在煤热解与气化一体化方面，可进一步根据不同的工艺流程进行细化，包括机器学习高效设计开发催化剂技术[15]、煤高温-低温费托合成耦合技术、合成气直接催化合成烯烃技术、温和条件下 C1 分子高效催化转化技术，以及低能耗、低成本、大规模CO2利用技术[16]。
图3 煤炭清洁高效转化前沿引领技术Fig.3 Leading technology for clean and efficient coal conversion
现代工程技术相对于传统技术强化了不同生产工艺之间的关联性(图4)。在煤炭加工转换产业链条上游阶段，关键技术在于粉煤清洁高效热解技术以及煤直接液化技术和间接液化制合成油技术。新型大规模气化技术以及煤与天然气共气化技术提高了煤化工关键产品合成气的清洁化生产水平。通过大规模煤制氢、煤的化学链气化技术，合成气可以进一步生成清洁的二次能源氢能进行终端消费[17-18]，同时可通过大规模甲醇合成技术并进行催化偶联合成煤制乙醇、乙二醇。除此之外，煤与其他原料或清洁能源的复合能源系统技术生产的清洁中间产物，可参与煤化工终端产品的清洁加工转换[19-21]。煤化工与绿氢耦合可以实现降耗减碳。煤基多联产系统技术可以通过耦合技术输出清洁电力、燃料和化工品[22]。
图4 煤炭清洁高效转化现代工程技术Fig.4 Clean and efficient transformation of coal into modern engineering technology
在煤气化和煤炭直接利用方面，煤的超临界水气化、太阳能气化和超大型气化岛技术等技术可使得煤制合成气的清洁程度大幅提升。在合成气的利用层面，需要重点关注合成气炼铁技术、低温水汽变换技术、等压合成氨技术以及甲烷化-甲烷氧化制含氧化合物技术。同时，煤基碳纤维、碳纳米管[15]、石墨烯技术，原煤显微组分的规模化分离和催化解聚以及煤的化学键直接定向转化特定产物等煤炭直接利用技术也需要高度重视，如图5 所示。
图5 煤炭清洁高效转化颠覆性技术Fig.5 Disruptive technology for clean and efficient conversion of coal
目前，国家能源实验室针对煤炭清洁转化技术设置了多项重大科研任务，主要包括新一代煤间接液化合成油品和化学品技术、低阶煤热解制特种燃料技术以及煤温和催化液化直接制芳烃技术，各项技术下主要研究方向见表3。
表3 国家能源实验室重大科研任务攻关技术及主要研究方向Table 3 Major scientific research tasks and main research directions of the National Energy Laboratory
3.1 双碳目标下煤炭产业的转型发展与“双碳”目标的系统分析
现代煤炭产业的转型发展问题分析与战略制定，首先要系统认识双碳战略目标。碳排放的主要直接原因是能源活动，而能源活动的影响是广泛而深刻的。因此，现实中能源与碳排放的关系是能源与其他主要维度关系综合作用的结果。
然而，能源的低碳转型不是一蹴而就的，也非短期内实现。其过程的长度和程度取决于基本国情和发展阶段。对以化石能源特别是以煤炭为主体能源的发展中大国，碳排放权既是能源安全权、又是经济发展权。不科学的能源转型，将对能源供应和经济发展带来负面影响。
任何一种能源都不能同时保证“稳定供应、环境友好和价格低廉”，煤炭是我国主体能源，但必须与其他能源协同共济，不能盲目地“去煤化”。但煤炭必须在清洁性、低碳性维度上与其他能源协同共济，互补优化以对标实现双碳目标。
除了化学化工和技术问题以外，应从更大视角来审视现在煤化工的发展。事实上，现代煤化工的影响因素非常多，还包括煤炭资源的分布、水资源、土地资源、环境容量、市场容量、碳排放、经济性、能源安全甚至国际地缘政治，是一个非常复杂的问题。在当前复杂的外部形势下，必须在建立现代煤化工是推进煤炭清洁高效利用和保障国家能源安全的重要途径的认识基础上，科学发展现代煤化工。
3.2 新型能源体系下煤炭清洁高效转化未来挑战
能源战略(2035)提出，在2060 年前实现碳中和需要经历4 个阶段的能源体系变革[10](图6)：① 2021—2030 是能源领域变革期。在该时期，我国能源活动相关的 CO2排放达峰，一次能源消费达峰，非化石能源迅速发展，承担能源需求增量主体，占比达到25%。② 2031—2035 是能源体系的养成期，碳排放稳中趋降，基本建成现代能源体系，碳排放达峰后稳中有降，能源相关CO2排放降低至100 亿t 以内，一次能源消费缓慢降至约57 亿t 标煤，其中非化石能源占比达到28%左右。③ 2036—2050 的能源革命定型期，我国成为能源强国，建成现代能源体系，一次能源消费缓慢降至约50 亿t，GDP 增长与能源需求增量脱钩。④ 2051—2060 年能源深度脱钩期，实现碳中和。
图6 中国能源革命战略发展阶段Fig.6 Strategic development stage of China’s energy revolution
对于我国，推进能源生产与消费革命，构建新型能源指标体系，如期实现双碳目标可从以下几个方面进行：
(1)增强能源自给能力。目前我国新旧能源安全供应面临双重压力，油气对外依存度居高不下，不利天气下新能源波动性凸显。中国作为制造业大国，要发展实体经济，能源的饭碗必须端在自己手里。
(2)持续做好煤炭清洁高效可持续开发利用。国家现代化需要发展能源产业作为支撑，推进煤炭清洁高效利用、加快传统产业转型升级，走绿色低碳发展的道路对于新型能源体系建设具有重要意义。
(3)抢占能源4.0 时代高地迫在眉睫。针对电力、煤炭、油气等行业数字化智能化转型发展需求，通过数字化智能化技术融合应用，分行业、分环节、分阶段补齐转型发展短板，为能源高质量发展提供有效支撑。
(4)推进体制机制创新，推动能源市场化改革。目前我国市场结构和市场体系不断健全完善，例如煤炭行业已经建成了市场化的煤炭交易体系。除此之外，加快推进能源重点领域和关键环节体制机制改革，积极构建有效竞争的市场结构和市场体系，构建全国能源统一大市场，是建设新型能源体系的重要内容。
短期内我国对煤炭的依赖性仍然很高，新型能源体系对煤炭的清洁高效转化以及多维协同发展提出了更高的要求。煤炭清洁高效利用主要路径包括燃煤发电和煤炭转化，前者在中国已经基本实现了清洁高效，而煤炭转化工艺，即现代煤化工还面临着化学化工和相关学科深入研究的问题。现代煤化工创新与突破的目标包括节能提效、节水减碳、低成本以及高质量，涉及科学、技术、工程3 个层面，主要过程包括热解、气化、变换、合成、分离以及具有关键作用的催化过程(催化剂和催化反应)。
解决以煤化学组成为基础的不同类型煤的微观组成、结构以及基本反应与新的煤质评价等化学问题，能够为煤热解和气化反应强化调控以及源头上脱除污染物提供理论基础。以C—H 键和C—O 键的催化活化以及C—C 偶联反应为基础的碳化学键和分子模拟与量化计算研究，有利于催化剂的靶向性设计，实现颠覆性的技术突破。
在节能减排方面，以新方法调节煤基合成气氢碳占比的化学问题解决是实现煤化工源头节水减少碳排放的关键所在。以可再生能源或绿氢与煤的共转化过程中的化学问题探索与解决，有助于克服现代煤化工CO2排放的瓶颈问题。如煤与生物质的共转化等，而煤化工与石油天然气化工耦合中的化学问题探明则可以提高能效和减少碳排放。
对于煤化工产业中的绿色经济问题，以原子经济性为基础的反应可提高煤炭作为原料资源的利用率和转化为产品的收率，是实现节能提效、环境友好的绿色化学核心问题。此外，对复杂体系下反应物高选择性转化和产物中性质相近组分选择性分离的基础研究能够实现现代煤化工低成本、高质量发展，而展开针对煤化工固废中重金属迁移和转化的基础研究对开发经济性固废重金属分离技术解决煤化工固废大宗化、资源化利用和环境保护与生态建设具有重要作用。
总的来说，从分子层面理解煤化工反应，可以明确煤转化，特别是催化转化过程中不同分子特征结构间的构效关系指导新型催化剂设计；
从过程层面强化煤化工主要反应过程采用反应-分离耦合、超重力、微化工等过程强化手段可以发展清洁高效的新型集成技术与过程，实现煤化工的节能减排；
从系统层面实现煤化工，推动煤化工与石油天然气化工、精细化工、高分子化工等领域的交叉融合，对现代煤化工高质量发展和经济效益提升有重要意义。
3.3 煤炭资源绿色高效转化——煤基新材料发展路径
煤炭含碳量高，在自然界中储量丰富，以煤炭为原料制备煤基材料是一种绿色经济的煤炭资源转化与利用途径。煤基新材料是指煤炭通过液化、焦化及中低温热解等热转化途径，进一步加工制备的含碳新材料，包括煤基合成新材料和煤基炭材料两大类，广泛应用于航空航天、国防军工、电子信息、生态环保等国民经济领域。
对于煤基合成新材料，需要依托煤制油、煤制乙二醇、煤制甲醇、煤制合成氨/尿素等现有煤化工及焦化产业基础，补齐烯烃原料生产短板，向工程塑料、尼龙材料、可降解塑料、聚碳酸酯、聚氨酯等延伸，拓展行业发展空间。
煤基炭材料产业方面，亟需强化发展以煤焦油、煤沥青、特殊煤种、煤层气为原料，负极材料、碳纤维复材、传统煤基炭材料等产业链，并延伸拓展中间相炭微球、硬碳、人造金刚石等产业链。除此之外，可将纳米碳材料、石墨烯、超级电容炭等作为增补的产业链。
煤基合成新材料及煤基炭材料的关键技术见表4。
表4 煤基新材料关键技术Table 4 Key technologies for coal-based new materials
对于煤基新材料，可以采取以下措施加快推进产业发展：
(1)强化顶层设计，构建政策扶持体系。开展顶层设计，制定煤基新材料发展路线图与专项规划。落实战略性新兴产业优惠电价政策。制定含金量高、可操作性强的扶持激励措施。提升产业链缺失环节、高端产品的引育力度，全力扶持困难企业渡过难关，推动产业链向下游延伸。
(2)深化产学研融合，以创新带动产业链发展。深化合作，联合科研院所，建设研发公共服务平台和中试产业化基地，持续开展技术攻关，推动成果转化。打造从基础材料、高端产品到终端应用的“产学研用”融合创新体系。
(3)发挥区域协同优势，打造高端产业集群。发展特色产业链，打造区域协同创新共同体，提高新材料保障能力，提升产业化和规模化应用水平，实现技术自主可控，为建设制造强国奠定坚实基础。
(4)提升资源利用效率，打造绿色制造体系。推进煤基新材料产业清洁生产和深度治理，加强全过程控制管理，建设绿色制造体系。
(5)完善相关标准体系，拓展产品应用场景。建立健全煤基新材料的标准规范及性能评价指标体系。完善相关利益补偿、补贴、首批次应用保险补偿等机制，激活下游行业需求。建立相关技术和产品认证体系，为煤基新材料推广应用提供支撑。
3.4 煤炭产业智慧发展——人工智能等技术的结合
除了化学化工问题以外，煤反应过程的人工智能技术研究、大型数据库建立和标准制定等可以提高煤炭产业链的数字化和信息化水平，从而实现建立更加智能、高效的煤化工产业链。
PRABHAKARAN 等[23]采用人工神经网络构建了中低阶煤元素与煤热解工艺参数和产物分布的相关性，并进一步验证了人工神经网络方法用于预测煤热解的产物产率的准确性与适用性。除此之外，机器学习方法模型还被广泛应用于煤的自燃倾向[24]、热值预测[25]、燃烧和热解活化能预测[26]等方面。人工智能技术的引入使得煤炭产业链物质与能量流动机制更加明晰，产业数字化和信息化水平的提升使得工艺流程更加高效可控，有助于能源资源的节约及经济产出效率的提升。
新时代赋予新型能源体系的内涵是“安全高效、清洁低碳、多元协同、智能普惠”。科学认识能源转型，要立足中国的基本国情和发展阶段，多元发展能源供给，提高能源安全保障水平，在“清洁低碳、安全高效”的能源体系框架下进行能源转型和结构优化，双碳目标必须要以保障国家的能源安全为前提，坚持共区三原则，确保合理发展权。
需要注意的是，能源革命和能源转型都不是一蹴而就的简单过程。能源转型也不是线性发展的，决定能源转型的成败是公众对经济性、便利性和安全性的综合考虑，而这也正是所谓“既要稳定供应，还要环境友好和价格低廉”的“能源不可能三角形”的关键所在，如何使这一不可能三角变为可能三角是能源革命和能源转型的终极目标。
当前及未来很长一段时间，煤炭仍然是我国的主体能源。作为世界第一大能源生产和消费主体，需要保持更为稳健的转型步伐，防范不切实际的能源转型对经济社会发展可能的伤害。对于煤炭能源而言，以清洁高效转化与利用技术替代传统的粗放式发展模式，煤炭能源可作为功能更加稳定的清洁能源。新型能源体系的内涵为现代煤化工产业的发展提供了方向与路径，未来应以创新引导持续推进煤炭的高效转化与利用，突破煤化工产业中的关键技术与问题，为能源体系转型提供安全保障。
致谢感谢中国科学院青岛生物能源与过程研究所泛能源大数据与战略研究中心主任田亚峻研究员对本文的贡献。
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