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能源结构优化是指各种能源占能源总量的比例与在一定的资源和技术经济条件下使这种比例趋于合理，以达到提高能源开发利用整体效益的目的。
1.坚决控制能源消费总量增长，特别是煤炭和石油高碳能源的增长
“十二五”期间，是中国经济和社会重大转型时期，在这一时期内，我国的能源消费具有三个不可逆转：
①煤炭和石油等高碳能源消费方面的日趋增加的势头。
②以煤为主的能源消费结构。
③能源总量不断增长的趋势。
在此种情况下，优化调整我国的能源结构，首先要严格控制能源总量的过度扩张，尤其是煤炭和石油的消费基，最大程度的使高碳能源的消费比重降低。
2.推动能源多元化发展，加快可再生能源和新能源对常规化石能源的替代
这是将来中国能源发展的主导战略，有以下两阶段：
(1)主要优化常规化石能源的供应结构，在一定程度上使煤炭消费的比重减少，特别是终端的消费比重。充分利用国内和国际市场，加大油气的供应，使得其消费比重持续提高。
(2)渐渐是减低对化石能源的依靠，去开发一些新能源以及可再生能源，将能源供应体系升级，实现经济、环境和资源协调可持续的发展。
3.建立合理的消能源费模式，大力推动节能减排、提高能源利用效率
通过采用一些手段(诸如市场、价格等)来引导社会的消费需求，并使之合理。约束能源消费的过渡扩大，加强节约型能源体系的建设，最大程度上实行节能减排，使得能源的利用率提高。包括：增大对资金的投入，制定有关的财税政策以及规章，宣传低碳环保的观念，研发新技术和新能源等等。
4.大力推进科技进步，为建立中国新的高效、清洁、低碳型能源工业体系提供技术支持
根据对中国经济需求和技术选择路线的研究，中国能源科技创新的阶段目标是：2020年前后，突破新型煤炭高效清洁利用技术，初步形成煤基能源与化工的工业体系；突破轨道交通技术、纯电动汽车技术，初步实现地面交通电动化的商业应用；在充分开发水力能源和远距离超高压交／直流输电网技术的同时，突破太阳能发电和光伏发电技术、风力发电技术，初步形成可再生能源作为主要能源的技术体系。逐步提高核能、可再生能源和新型能源占总能源的比重。