能源高新技術引進與交流爆發式上升。能源機械與高新技術與產品的引進與交流成為能源技術合作的重要組成部分，僅2005年，以能源類產品為主的高新技術產品進出口就高達2.99億美元，比2000年增長897.33%。其次，合作對象與領域廣泛，涉及技術領先。這一時期的能源技術合作對象遍及38個國家和地區，合作項目既涉及傳統能源的綜合利用，又涉及清潔能源和新能源開發。

合作水平和檔次均有顯著提高，部分技術合作成果在國際上處于領先地位。在煤炭領域，2004年中澳合作的“煤升溫氧化過程中氡在煤巖體中遷移研究”項目，不僅建立了中澳合作實驗室，還被廣泛用于生產中，是一項具有自主知識產權、已走出國門且處于國際領先水平的先進技術。2010年山西國際能源集團與美國空氣化工產品公司簽署合作協議，合作研發用于二氧化碳排放進行純化的碳捕獲裝置。

該項目所使用的技術在業內處于領先地位，被中國國家能源局納入美中化石能源協議清潔能源。在電力生產部門，延續前一階段變輸煤為輸電戰略，本階段電力項目合作邁上了新的高度。

電網一方面將山西省的火電輸送至南方缺電地區，另一方面也可將南方富余的水電調配至華北電網，調劑余缺。這條輸電線路是中國自主知識產權的交流輸電項目，在全球具有領先水平。山西省通過參與該項目建設吸收了大量先進的交流輸電、裝備制造、工程設計、建設和運行技術，也有力地推動了省內光伏和風力發電的生產技術水平，有效地促進了其能源結構的轉變和能源替代進程，同時也確立了在中國國內電網建設與運行中的重要地位。

在新能源領域，2007年山西能源集團開始與掌握煤層氣勘探和開發核心技術和大批關鍵技術的中國石油合作開發山西的煤層氣資源，使得山西在煤層氣資源方面的優勢得以發揮，并促進了山西煤層氣綜合利用技術的迅速提高，極大地提升了山西清潔高效利用能源的能力。此后，山西在煤層氣開發利用方面始終處于國內領先地位，提供了全國90%以上的煤層氣產量。

再次，合作關系穩定。逐漸形成常規、穩定的能源技術合作關系，便于合作項目的持續、深度推進。2004年起，山西每年在北京舉辦國際科技合作研討會，廣泛吸收、引進國際國內的先進技術用于改進其能源合作技術水平，促進資源型經濟轉型發展。山西省也一改輸出能源、輸入技術的單一能源合作形式，形成了能源要素、能源加工技術、能源衍生品等多元產品雙向合作的新型合作關系，能源生產技術顯著提高。

在煤炭的清潔高效利用方面，2005年中國科學院山西煤化所與美國太平洋西北國家實驗室建立了合作關系，并確定了互訪交流機制，共同進行學術交流和技術研發。最后，實現能源合作演進趨勢。能源技術合作多與能源投資合作和能源治理合作捆綁開展，能源合作的規模效應逐漸顯現。隨著煤炭產業整合和大煤礦、大項目合作的深入，以煤炭技術和企業管理為主的能源技術合作持續推進。

如2005年由中美雙方合作建立的山西亞美大寧煤礦以建設世界領先的現代化高產高效煤礦為目標，采用了美國JOY公司的大功率采煤機、德國DBT公司的液壓支架和澳大利亞VLD-1000系列深孔定向千米鉆機實施煤層瓦斯抽放等世界先進技術和生產設備，使其在技術水平和企業轉型等方面均處于當時國內甚至世界領先地位。該企業始終堅持引進和吸收世界先進采礦技術和經營理念，聘請國外專業人員為員工進行培訓，以提升員工的知識結構和操作能力。

同時引進了外籍管理人員8人，其中包括高級管理人員1人；引進中級崗位管理人員12人，一般管理及技術崗位人員引進比例占員工總數的23%。這在以往山西省的能源合作中是較為少見的。盡管如此，傳統化石能源相關的技術合作仍然是山西省能源技術合作中的重要組成部分，在2009-2012年山西省開展的重點能源技術國際合作項目中，煤炭相關領域的合作仍占到了40%以上。

但是，合作內容正在向清潔、高效利用方向變化，技術合作深度和廣度均有所提高。首先，簽署大批能源治理長期合作協議。在能源投資合作和能源技術合作的帶動下，這一階段山西與省外的能源治理合作獲得了長足的發展，簽署了一批戰略合作協議，能源治理合作不僅在數量上明顯增加，在質量和合作檔次上也得到了明顯提高。

2004年中歐環境管理合作計劃在山西啟動。2005、2006年山西焦煤分別與安陽鋼鐵集團和唐山鋼鐵股份有限公司簽署中長期戰略合作協議，以確保形成長期穩定合作關系，在各自的企業管理、煤炭使用技術、化工、鋼鐵及煤炭市場、行業動態等方面進行廣泛交流，同時在國家法律允許的范圍內，對投資和拓展融資渠道方面的合作進行探討。

2005年開始的中國科學院山西煤化所與美國太平洋西北國家實驗室的合作交流，不僅成為山西重要的能源技術合作項目，還為山西今后開展深度能源治理合作提供了范本。2007年中國石油天然氣股份公司華北油田分公司與山西能源產業集團建立了合作關系，共同開發山西省的煤層氣資源。同時，在維護礦權和改善礦區所在區域能源治理局面混亂等方面均有重要的意義，為山西此后的煤層氣開發治理提供了寶貴的經驗。

2008年山西省分別與山東、河北、湖南簽署間經濟領域戰略合作框架協議，全面加強山西與三省間在能源輸出、項目合作開發、煤層氣、煤化工及特高壓輸電等領域的交流與合作。2009年山西能源交通公司與華電集團簽署了戰略合作協議，涉及新能源發電、能源物流等項目。

其次，嘗試開展多國能源企業治理合作。2007年12月，經國家和山西省批準，山西國際能源集團和韓國電力公社、德意志銀行兩個世界500強企業以及日本電源開發株式會社、中國電力株式會社共同出資組建中外大型合資能源企業——格盟國際能源有限公司。該企業在日后山西傳統能源的清潔、高效利用和新能源開發利用等方面為山西做出了巨大的貢獻，成為山西資源型經濟轉型過程中的重點貢獻企業。

最后，長期能源治理合作開展不足。受宏觀政策影響，2009年以后山西省參與的能源治理合作更為頻繁，合作對象較為廣泛，既有國內相關部門、地方、中央能源企業、高校與科研院所等，也有國外地方等，但仍以對內合作為主，簽訂長期合作協議的大多是國內外能源企業，與各級和科研院所間的合作體現出偶發性和行政分派性特點，即使在企業間，實質性能源治理活動的穩定開展也仍有不足。

此外，能源治理合作的能源種類主要集中于傳統優勢產業——煤炭、電力等方面，到2012年開始逐漸出現新能源產業方面的能源治理合作活動。由2009-2012年山西省能源投資合作、能源技術合作和能源治理合作開展情況可以看出，在能源利用趨勢和政策約束的影響下，能源需求結構發生了質的變化，能源投資合作逐漸由傳統能源轉向新能源和可再生能源。

但是，可再生能源和新能源產業的一些技術瓶頸尚未突破，新能源產品的供給尚無法滿足市場需求。同時，傳統能源產業發展中暴露出的技術和管理治理手段落后的問題也制約了傳統能源行業和資源型經濟的發展，因而，在這一階段，傳統資源型省份參與的能源技術合作和能源治理合作大多是圍繞傳統能源產業的技術更新、治理效能和提質增效等開展的，這符合資源型省份在這一階段的現實要求。

通過全文能源合作開展情況的梳理，可以看出，本階段山西省能源合作的規模和質量全面提升，在能源貿易合作和能源投資合作為主基礎上，能源技術合作也大量出現，能源合作在類型上進一步演進。由機理分析和實證檢驗可知，能源技術合作的出現，不僅能進一步優化資源型經濟的產業結構，也必將整體提升要素的生產效率，產生溢出作用。

由于能源技術合作大量出現，且質量顯著提高，在垂直層面的均衡效應會大大削弱能源貿易合作和能源投資合作產生的極化效應，同時，本階段能源貿易規模的下降及能源投資合作質量的提高都將弱化能源要素的主體地位，具體表現如下。

首先，收入效應不降反增。盡管這一階段受到煤炭出口和能源外調量兩次下降的影響，山西能源產業的收入仍然明顯提高。這與能源貿易合作結構調整關系密切。如前文所述，盡管能源合作量遠遠低于煤炭，但是焦炭、洗煤、電力等二次能源的貿易合作仍然保持了穩步上升趨勢。雖然在絕對量上，二次能源遠不及原煤的貿易量，但是二次能源的附加值相對較高，因此收入效應增加明顯。