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能源轉型離不開煤炭的有力支撐


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2022-02-18

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能源轉型是減少溫室氣體排放(fàng)、有效應對氣候變化的重要舉措。煤炭是我國能源供給的主力軍,充分(fēn)發揮煤炭的支撐作(zuò)用,是确保能源體系向低碳轉型的關鍵。

自(zì)從我國提出碳達峰、碳中和目标以來,“談煤色變”,曲解煤炭作(zuò)用的說法四起。在這種情況下,深刻認識煤炭在我國能源轉型中的作(zuò)用、積極謀劃煤炭産業高質量發展路(lù)徑非常必要。其中,煤電是煤炭的重要利用方式,2021年(nián)底召開的第26屆聯合國氣候變化大(dà)會針對煤電的說法從“phase out(煤電退出)”變爲“phase down(減少煤電)”,表明控制煤電發展節奏成爲決定能源轉型成效的關鍵因素。

短(duǎn)中期能源供給主力軍

煤炭是能源安全的“壓艙石”。與石油和天然氣相(xiàng)比,我國煤炭儲量較豐富,依靠國内供應基本可(kě)以滿足消費需求。同時,石油和天然氣進口比例卻在持續攀升。

近年(nián)來,我國煤炭行業供給側改革成效顯著,煤炭産能向生(shēng)産能力大(dà)、技術水平高、生(shēng)态環境影(yǐng)響小的省(區)集中。同時,淘汰煤炭落後産能工(gōng)作(zuò)深入推進,截至2021年(nián)11月,累計退出煤炭産能9.8 億噸。2021年(nián),我國原煤産量達40.7億噸,同比增長4.7%,原煤生(shēng)産增速小幅上漲。2021年(nián),全國規模以上煤炭企業原煤産量超億噸的省(區)有6個,分(fēn)别爲山(shān)西11.93億噸、内蒙古10.39億噸、陝西7億噸、新疆3.2億噸、貴州1.35億噸、安徽1.13億噸,産量合計達35億噸,同比增長6.68%,占全國規模以上煤炭企業原煤産量的85.9%。

随着我國深入貫徹綠色發展理(lǐ)念,煤礦企業要保證能源安全穩定供應和礦區生(shēng)态文明建設,持續向現代化高水平階段發展,各項生(shēng)産指标逐步符合綠色發展要求,整體技術水平向工(gōng)藝先進、生(shēng)産效率高、資源利用率高、安全保障能力強、環境保護水平高、單位産品能耗低等方向邁進。

儲備能力得(de)到動态調整,煤炭保供能力增強。爲緩解用煤緊張态勢,加快(kuài)先進産能釋放(fàng),國家有關部門積極推動煤礦擴産工(gōng)作(zuò),保障煤炭正常供應,建成超過1億噸的政府可(kě)調度煤炭儲備能力。同時,加快(kuài)露天煤礦辦理(lǐ),先後批複60餘座露天煤礦複産,涉及産能2.1億噸/年(nián)。

煤電效率持續提升。目前我國發電和供熱行業二氧化碳排放(fàng)占全國二氧化碳總排放(fàng)量的比重超過 40%,是減排重點行業。實踐證明,提高燃煤發電效率可(kě)降低電力行業二氧化碳排放(fàng)。

電力是消耗煤炭的主要行業之一,也是國家節能減排工(gōng)作(zuò)重點管控行業。“十一五”“十二五”“十三五”期間,電力行業按照(zhào)相(xiàng)關部署,深入實施煤電節能減排改造升級,供電煤耗持續下降。2020年(nián)全國6000千瓦及以上火(huǒ)電廠供電煤耗爲305.5克标準煤/千瓦時,比2015年(nián)下降9.9克/千瓦時,比2010年(nián)下降27.5克/千瓦時,比2005年(nián)下降 64.5 克/千瓦時。以2005年(nián)爲基準年(nián),2006-2020年(nián),供電煤耗降低累計減少電力行業二氧化碳排放(fàng)66.7億噸,貢獻率達36%。

集中高效利用可(kě)有效降低污染。随着我國經濟發展水平不斷提升,煤炭在生(shēng)活消費和商業領域應用的占比逐步降低,同時工(gōng)業領域煤炭消費量占比逐步提高。工(gōng)業領域集中應用既可(kě)以提高煤炭的使用效率,也可(kě)以顯著降低散燒煤帶來的污染。

支撐能源電力低碳轉型

推動傳統能源與可(kě)再生(shēng)能源深度融合是能源轉型的理(lǐ)想情景,将帶來兩方面好處:發揮傳統能源靈活性和儲能價值;避免煤電資産擱淺造成資源浪費,降低能源轉型帶來的風險和成本。

保證能源和電力安全穩定供應。轉型目的是推動能源産業高質量發展,前提是保證能源和電力安全穩定供應,不能因爲當前煤炭是主要碳排放(fàng)來源,就(jiù)傾向于抛棄煤炭,而是應該用系統的眼光(guāng)看(kàn)待煤炭在能源轉型中的支撐作(zuò)用,充分(fēn)認識到實現煤炭消費比例降低是個循序漸進的過程。從當前以煤電爲主的能源系統到未來構建以新能源爲主體的新型電力系統的過程中,煤電将發揮“穩定器”和“緩沖器”作(zuò)用。

能源轉型意味着能源電力結構将發生(shēng)顯著變化。從電源側來看(kàn),高比例風電、太陽能發電等可(kě)再生(shēng)能源給新型電力系統安全穩定運行帶來巨大(dà)挑戰。同時,新型電力系統呈現大(dà)裝機容量、大(dà)峰谷差及機組可(kě)用率顯著降低等特征,使得(de)其對靈活性電源、調峰能力等提出了更高要求。從電力終端消費來看(kàn),能源轉型後電氣化水平将大(dà)幅提升,即使相(xiàng)同的全社會能源消費量條件(jiàn)下,全社會用電量将顯著增加,倒逼電源側提供更多電量,電力系統的發電裝機規模和發電量都(dōu)将顯著增加。因此,發揮好煤電在新型電力系統中保障電力運行安全的作(zuò)用至關重要。

生(shēng)物質能與煤炭混合發電有助于降低存量煤電碳排放(fàng)。未來碳達峰後的碳排放(fàng)要求将越來越嚴格,生(shēng)物質能是寶貴的負排放(fàng)能源,可(kě)以中和必須保留的煤電機組所排放(fàng)的二氧化碳。生(shēng)物質能與煤炭混合燃燒或單獨燃燒均可(kě)提高電源的靈活性,滿足碳排放(fàng)降低要求。

煤電與碳捕捉技術結合可(kě)提供零碳靈活性電源。對電力系統而言,爲提供充足的調峰能力,煤電将長期存在,即使實現碳中和,仍将保留一定容量的煤電機組。由于煤電機組排煙大(dà)、煙氣中的二氧化碳分(fēn)壓低、煙氣成分(fēn)複雜等原因,碳捕集難度大(dà)、成本高。因此,爲确保到2060年(nián)煤電機組能提供低碳甚至零碳電力,需提前開展碳捕捉技術研發、示範和商業推廣。

工(gōng)業用煤可(kě)通過綠氫和綠電替代

除發電外,煤炭消費還集中在工(gōng)業領域。與發電相(xiàng)比,工(gōng)業領域降碳技術儲備不夠,特别是鋼鐵和水泥領域降碳難度大(dà)。對此,可(kě)通過綠氫和綠電替代煤炭,降低工(gōng)業碳排放(fàng)。

2021年(nián),我國粗鋼産量達10.3億噸,其中約8億噸是以煤炭爲主要能源,從鐵礦石中生(shēng)産出來的,占比達78%,其餘22%由廢鋼生(shēng)産而來。傳統的高爐煉鐵通過焦炭燃燒提供還原反應所需的熱量并産生(shēng)還原劑一氧化碳,進而将鐵礦石還原得(de)到鐵,并産生(shēng)大(dà)量二氧化碳。相(xiàng)比之下,氫能煉鋼可(kě)利用氫氣替代一氧化碳作(zuò)爲還原劑,其還原産物爲水,沒有二氧化碳排放(fàng)。如(rú)果采用風電或太陽能發電制氫,并使其成本達到鋼鐵行業可(kě)以接受的程度,煤炭将大(dà)幅被替代。

目前氫冶金尚處于示範階段,有待于後期技術突破,推動其成本達到商業應用的程度。

與發電和鋼鐵相(xiàng)比,水泥行業降碳難度更大(dà)。從全球來看(kàn),水泥行業貢獻了碳排放(fàng)總量的7%。水泥的碳排放(fàng)主要源于熟料生(shēng)産,其中石灰石煅燒産生(shēng)生(shēng)石灰排放(fàng)的二氧化碳約占全部生(shēng)産過程碳排放(fàng)的55-70%;燃料燃燒産生(shēng)的二氧化碳約占全部生(shēng)産過程碳排放(fàng)的25-40%。

近期,提升能效是降低水泥行業碳排放(fàng)的關鍵,可(kě)通過增加替代燃料、研發碳捕捉技術等措施,推動水泥行業遠期碳減排。

需完善煤炭多重價值身(shēn)份體系

制定煤炭相(xiàng)關人(rén)員再就(jiù)業的支持政策。能源轉型必須公平才能可(kě)持續并最終實現。煤炭行業相(xiàng)關從業人(rén)員的利益訴求需得(de)到尊重和保護,這将有利于在維護社會穩定的前提下推動能源轉型。煤炭開采地區居民(mín)承受了最大(dà)的污染損害,并面臨更大(dà)的轉型成本。建議國家和地方政府結合當地轉型實際,爲煤炭相(xiàng)關人(rén)員提供培訓,幫助其穩定就(jiù)業。

加強減排、工(gōng)業等技術創新。第26屆聯合國氣候變化大(dà)會召開以來,控制甲烷排放(fàng)成爲全球關注的焦點。然而,煤礦開采釋放(fàng)的甲烷尚無有效的技術手段抑制。建議産學研結合,加快(kuài)煤礦開采中的甲烷收集、利用。

提高水泥行業原料和燃料的替代水平。探索水泥行業與碳捕捉技術相(xiàng)結合,實現水泥工(gōng)業零碳排放(fàng)。促進水泥窯協同處置生(shēng)活垃圾,實現生(shēng)态環境改善和降低碳排放(fàng)協同。

培育戰略新興産業。随着原有煤礦建設項目減少、傳統煤炭建設工(gōng)程縮減、市場空間壓縮、煤炭采選業固定投資逐步放(fàng)緩,加之煤礦新建、改擴建市場縮減,煤炭相(xiàng)關從業人(rén)員面臨嚴峻的生(shēng)活壓力,煤炭産業集中地區經濟增長嚴重受限。建議培育大(dà)數據、人(rén)工(gōng)智能等數字技術與傳統煤炭産業融合的戰略新興産業,既可(kě)以滿足生(shēng)态保護要求,也能提升煤炭産業的整體技術水平,延伸價值鏈,孕育新的産業集群,形成新的經濟增長點,增加就(jiù)業。

制定新形勢下煤電存續發展的政策條件(jiàn)。建議統籌考慮煤炭的發電價值和其爲能源系統提供靈活性的調峰價值,認可(kě)其雙重或多重價值身(shēn)份。

長期以來,發電是煤電廠的基本收入,也是唯一收入。随着定位調整,煤電發揮作(zuò)用的環境更加複雜,必須堅持針對性的政策、措施,推動煤電企業積極改造,滿足新形勢下的技術要求。建議制定和完善符合新發展要求的煤電機組靈活性和排放(fàng)标準,促進行業标準和技術發展動态銜接。

(作(zuò)者系中央财經大(dà)學綠色金融國際研究院能源金融研究中心主任)


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