“雙碳”目標(biāo)下，做好煤炭清潔利用必答題

長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭有力地支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，但我們希望未來(lái)能夠更加清潔高效地利用煤炭。建設(shè)新型能源體系應(yīng)嚴(yán)格遵循“先立后破”的發(fā)展路徑，在能源結(jié)構(gòu)尚未完全轉(zhuǎn)型前，煤炭在能源體系中的作用依然是不可替代的。

劉吉臻

中國(guó)工程院院士

3月25日，新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項(xiàng)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨實(shí)施方案論證會(huì)召開(kāi)。這次啟動(dòng)的2個(gè)重大科技專項(xiàng)分別為“新疆難開(kāi)采煤炭煤層氣資源高效開(kāi)發(fā)技術(shù)”與“新疆煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)賦存分布規(guī)律與勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”，旨在推動(dòng)煤炭清潔高效利用。

今年的政府工作報(bào)告指出，推進(jìn)能源清潔高效利用和技術(shù)研發(fā)，加快建設(shè)新型能源體系。

“在碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)引領(lǐng)下，大力發(fā)展新能源是實(shí)現(xiàn)未來(lái)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用是兼顧低碳發(fā)展和能源安全的必然選擇?！眹?guó)家能源集團(tuán)黨組書(shū)記、董事長(zhǎng)劉國(guó)躍表示，目前我國(guó)已經(jīng)建成全球清潔化程度最高、規(guī)模最大的煤電體系。

當(dāng)前，我國(guó)能源體系面臨穩(wěn)定供應(yīng)與清潔低碳轉(zhuǎn)型的雙重挑戰(zhàn)，在多種因素交織疊加的環(huán)境下，煤炭將繼續(xù)發(fā)揮能源“壓艙石”作用，煤炭清潔高效利用也將成為“雙碳”目標(biāo)下必須答好的一道“必答題”。

煤炭產(chǎn)業(yè)已從“大老粗”走向精細(xì)化

中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)校長(zhǎng)葛世榮接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)表示，在煤炭清潔高效利用方面，我國(guó)已在諸多技術(shù)領(lǐng)域走在世界前列。在新技術(shù)的加持下，煤炭產(chǎn)業(yè)已一改此前的“大老粗”形象，正變得更加精細(xì)化、清潔化。

例如，不久前由國(guó)能準(zhǔn)能集團(tuán)(以下簡(jiǎn)稱準(zhǔn)能集團(tuán))開(kāi)發(fā)的“煤基納米碳?xì)淙剂瞎I(yè)化制備”和“煤基納米碳?xì)淙剂匣鹆Πl(fā)電”兩大技術(shù)體系，被中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定為“國(guó)內(nèi)外首創(chuàng)，達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平”。

煤基納米碳?xì)淙剂鲜菍⒚?、水和少量添加劑“打碎”，?xì)化為納米級(jí)顆粒粒度、具有較高表面活性的液態(tài)煤基特種燃料，其形態(tài)不再是固體的煤炭，而是液態(tài)的水煤漿。該特種燃料具有原料熱值低、燃料固含低、點(diǎn)火溫度低、燃料熱值高的“三低一高”特點(diǎn)，可使煤炭熱值較常規(guī)水煤漿提升10%至30%，發(fā)電煤耗降低50克/千瓦時(shí)，二氧化碳排放降低128克/千瓦時(shí)，實(shí)現(xiàn)節(jié)能、降耗、減污、增效的清潔化燃燒。

除了高效利用技術(shù)，葛世榮還提到，目前我國(guó)對(duì)于地下煤炭氣化的研究也在不斷取得新突破。

有別于傳統(tǒng)的采煤工藝，地下煤炭氣化是通過(guò)直接對(duì)地下蘊(yùn)藏的煤炭進(jìn)行可控燃燒，從而產(chǎn)生富含氫氣的可燃?xì)怏w，再將其輸出至地面的一種能源采集方式。煤炭地下氣化把采煤變?yōu)椴蓺?，具有安全性高、投資少、效益好、污染少等優(yōu)點(diǎn)。該技術(shù)可有效盤(pán)活廢棄煤炭資源，開(kāi)發(fā)深部煤炭資源，實(shí)現(xiàn)高碳資源低碳開(kāi)發(fā)，是煤炭清潔高效利用的創(chuàng)新嘗試?！懊禾吭诘叵轮苯託饣?，還能夠?qū)⒚禾吭谶@一過(guò)程中產(chǎn)生的大量二氧化碳直接封存在地下，大大降低二氧化碳排放，煤氣制氫也就不再是所謂的‘灰氫’了?！备鹗罉s介紹道。

煤炭不僅能夠作為燃料，其本身還可充當(dāng)重要的化工原料。煤制油便是當(dāng)下較為成熟的煤化工技術(shù)之一，我國(guó)在這一領(lǐng)域同樣走在世界前列。2022年8月，全球單體規(guī)模最大煤炭間接液化項(xiàng)目——國(guó)家能源集團(tuán)寧夏煤業(yè)400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化示范項(xiàng)目通過(guò)竣工驗(yàn)收，有力推動(dòng)煤化工產(chǎn)業(yè)“高端化、多元化、低碳化”發(fā)展，不斷提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，對(duì)推動(dòng)煤炭清潔高效利用具有重要意義。

煤炭清潔利用仍有較大發(fā)展空間

雖然我國(guó)煤炭清潔高效利用發(fā)展取得了顯著成效，但仍有較大發(fā)展?jié)摿Α?/span>

中國(guó)煤炭經(jīng)濟(jì)研究會(huì)副研究員秦容軍指出，煤炭作為燃料發(fā)電是煤炭清潔高效利用的主要領(lǐng)域，我國(guó)燃煤電廠發(fā)電煤耗由2015年的315克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)已經(jīng)降低到2022年上半年的299.8克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)。但對(duì)標(biāo)目前最先進(jìn)的燃煤電廠發(fā)電煤耗的270克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí)，我國(guó)發(fā)電煤耗仍有提升空間。并且我國(guó)火電廠發(fā)電效率普遍低于50%，其他能源轉(zhuǎn)化效率較低也導(dǎo)致煤電消耗偏高，增加了污染物排放。

此外，秦容軍表示，以煤炭作為原料進(jìn)行清潔轉(zhuǎn)化，相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)也有待進(jìn)一步提升：一方面目前我國(guó)煤化工行業(yè)先進(jìn)與落后產(chǎn)能并存，不同企業(yè)間的能效水平差異顯著，節(jié)能降碳改造升級(jí)潛力較大;另一方面，煤化工行業(yè)碳排放量需要進(jìn)一步降低。

在實(shí)際產(chǎn)業(yè)應(yīng)用中，受制于成本、經(jīng)營(yíng)環(huán)境等因素，煤炭清潔高效利用推廣也遭遇一定阻礙。有部分煤電企業(yè)反映，由于缺少深入推進(jìn)清潔化利用的相關(guān)支持政策，發(fā)電企業(yè)改造動(dòng)力和積極性不足。相關(guān)部門(mén)在推進(jìn)煤電清潔化利用方面存在各自為政的問(wèn)題，缺少頂層設(shè)計(jì)及協(xié)同配合等問(wèn)題。在當(dāng)前國(guó)內(nèi)外形勢(shì)下，受煤炭供應(yīng)緊缺、煤價(jià)高企、煤電價(jià)格倒掛等多重因素影響，煤電企業(yè)經(jīng)營(yíng)普遍較為吃力，而煤電清潔化利用又需投入大量資金，導(dǎo)致企業(yè)清潔化改造意愿不強(qiáng)。

針對(duì)這些現(xiàn)象，秦容軍提出了五點(diǎn)建議：一是強(qiáng)化法律保障作用，加快修訂煤炭法，進(jìn)一步優(yōu)化煤炭清潔高效利用的內(nèi)容。二是支持煤炭清潔高效利用新興技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用，加強(qiáng)對(duì)煤炭清潔高效利用重大關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)統(tǒng)籌。三是制定財(cái)稅鼓勵(lì)政策，制定促進(jìn)煤炭清潔高效利用的財(cái)政補(bǔ)貼、稅費(fèi)、貸款支持等政策。四是鼓勵(lì)煤化工轉(zhuǎn)化與新能源耦合發(fā)展，對(duì)照行業(yè)能效標(biāo)桿和基準(zhǔn)水平，對(duì)現(xiàn)有化工項(xiàng)目開(kāi)展節(jié)能降碳系統(tǒng)性改造和落后產(chǎn)能淘汰。五是加快分散用煤治理。

煤炭要在新型能源體系中發(fā)揮兜底保障作用

“長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭有力地支撐了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，但我們希望未來(lái)能夠更加清潔高效地利用煤炭。”談到煤炭在新型能源體系中的角色時(shí)，中國(guó)工程院院士劉吉臻強(qiáng)調(diào)，建設(shè)新型能源體系應(yīng)嚴(yán)格遵循“先立后破”的發(fā)展路徑，在能源結(jié)構(gòu)尚未完全轉(zhuǎn)型前，煤炭在能源體系中的作用依然是不可替代的。

劉吉臻表示，未來(lái)煤炭產(chǎn)業(yè)應(yīng)進(jìn)一步加快與新能源的深度融合，例如在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮更大作用。2022年我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電新增裝機(jī)超過(guò)1.2億千瓦，非化石能源發(fā)電裝機(jī)突破12億千瓦，歷史性超過(guò)煤電機(jī)組，風(fēng)電、光伏、生物質(zhì)一年的發(fā)電量合計(jì)超過(guò)1萬(wàn)億千瓦時(shí)。

以風(fēng)電、光伏為代表的新能源發(fā)電量不斷攀升，在促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的同時(shí)也給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了較大挑戰(zhàn)，煤炭在電網(wǎng)調(diào)峰中的重要作用得到進(jìn)一步凸顯。劉吉臻對(duì)此有個(gè)形象的比喻，他認(rèn)為當(dāng)下新能源就像還沒(méi)長(zhǎng)大成熟的孩子，性格陰晴不定，當(dāng)“孩子”調(diào)皮時(shí)便會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)麻煩，此時(shí)就需要煤電充當(dāng)“哥哥”的角色，帶著新能源一起成長(zhǎng)。“比如在新能源發(fā)電不穩(wěn)定的時(shí)候，煤炭作為‘哥哥’就要立即補(bǔ)上，進(jìn)行兜底保障?！眲⒓樘岢鲂滦湍茉大w系建設(shè)應(yīng)遵循多元互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動(dòng)、靈活智能的發(fā)展路徑，甚至在未來(lái)實(shí)現(xiàn)荷隨源動(dòng)。

新型能源體系建設(shè)離不開(kāi)先進(jìn)裝備、創(chuàng)新技術(shù)的有力支撐。在煤炭開(kāi)采階段，各種自動(dòng)化、智能化設(shè)備近年來(lái)也取得了飛速發(fā)展。如在不久前，葛世榮參與現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收的國(guó)家能源集團(tuán)準(zhǔn)格爾露天煤礦順利通過(guò)國(guó)家首批智能化示范煤礦驗(yàn)收。借助人工智能、5G、智能終端等先進(jìn)技術(shù)，該煤礦形成了“用人最少、用時(shí)最短、效率最高、安全最好、質(zhì)量最佳”的建設(shè)成果，鉆、爆、采、運(yùn)、排工藝全面實(shí)現(xiàn)智能化?！爸悄芑瘜⑹敲旱V產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向之一，相關(guān)成套裝備、關(guān)鍵技術(shù)我國(guó)已實(shí)現(xiàn)自主研發(fā)制造，未來(lái)將有更大的發(fā)展空間。”葛世榮說(shuō)道。