将煤炭行業打造成碳中和技術突破的發源地

2021年(nián)，我國原煤産量41.3億噸，創曆史新高。今年(nián)1月至5月，我國原煤産量達18.1億噸，同比增長10.4%，已連續5個月保持兩位數快(kuài)速增長，原煤日(rì)均産量超過1200萬噸。煤炭産量的增長趨勢與碳達峰、碳中和目标下的總量控制是否有矛盾，煤炭如(rú)何在保障能源安全穩定供應的同時，實現自(zì)身(shēn)的低碳、零碳發展？就(jiù)此，記者采訪了中國工(gōng)程院院士謝和平。

實現“雙碳”目标并不意味着現在大(dà)幅退出煤炭

“碳達峰、碳中和目标已成爲我國社會共識，将推進經濟社會廣泛而深刻的系統性變革。碳減排将是一個長期理(lǐ)性推進的過程，堅持先立後破，立足我國的能源資源禀賦，全國一盤棋應循序漸進地推進，而不是針對某一具體行業或細分(fēn)領域‘點穴式’行政強制産能退出。”中國工(gōng)程院院士謝和平說。

他(tā)告訴記者，美國、德國、英國、日(rì)本等發達國家碳達峰前後現代化進程、能源消費、碳排放(fàng)強度等基本特征和變化規律表明，在工(gōng)業化階段和現代化前期階段，能源消費彈性系數仍維持在較高水平，在人(rén)均GDP達到3萬美元之前，經濟增長很難與能源消費脫鈎，即經濟增長必須需要能源消費總量的增加來支撐。

“改革開放(fàng)以來，除了個别異常年(nián)份外，我國能源消費彈性系數一直維持在0.5左右，充分(fēn)顯示了我國經濟增長與能源消費唇齒相(xiàng)依的關系。”謝和平說，我國還處于社會主義初級階段，現代化水平與美國等發達國家還有較大(dà)差距，現代化進程的持續推進仍然需要較大(dà)的能源消費總量支撐，在相(xiàng)當長一段時間内經濟增長還無法與能源消費脫鈎。鑒于化石能源資源禀賦和可(kě)再生(shēng)能源的不穩定性，煤炭仍将是我國新時代構建清潔低碳安全高效能源體系的“穩定器”和“壓艙石”。

通過謝和平團隊項目研究的初步預測，2030年(nián)前，煤炭消費量保持平穩或略有增長，維持在35億噸/年(nián)至45億噸/年(nián)；2031年(nián)至2050年(nián)，煤炭利用逐步向電力調峰、碳質還原劑以及保障能源安全等集中，煤炭消費量下降到35億噸/年(nián)左右；2051年(nián)至2060年(nián)，煤炭仍需用于電力調峰、碳質還原劑以及保障能源安全等不能被替代的用途，煤炭消費量仍會保持在25億噸/年(nián)左右；2060年(nián)實現碳中和後，爲了應對油氣進口受限和可(kě)再生(shēng)能源非正常波動的風險，仍需保持一定規模的煤炭生(shēng)産和消費。

“屆時，煤炭生(shēng)産和消費不單純是從煤炭利用本身(shēn)出發，而是将其作(zuò)爲應急儲備、戰略儲備等。特别是俄烏沖突後，歐洲各國‘重啓’煤電應對能源危機。因此，實現碳達峰、碳中和并不意味着現在要大(dà)幅退出煤炭。”謝和平說。

大(dà)力提升科(kē)學産能先進産能

“碳中和目标下，我國經濟社會發展仍然需要依靠煤炭，隻是需要的是科(kē)學産能的煤炭和清潔低碳利用的煤炭。”謝和平指出，過去(qù)10年(nián)，我國煤炭科(kē)學産能規模不斷增加，有力支撐了國家能源安全與經濟社會發展。碳中和目标賦予煤炭科(kē)學産能，即先進産能新的内涵，也将強化生(shēng)态環境約束、安全高效集約化生(shēng)産約束，使一些産能和資源不再符合煤炭科(kē)學産能的要求，甚至加快(kuài)一些地方整體性退出煤炭生(shēng)産，需要深入思考與分(fēn)析碳中和目标下煤炭科(kē)學産能資源量、煤炭科(kē)學産能規模能否支撐我國現代化進程。

“碳中和目标下亟須提高煤炭科(kē)學産能、先進産能的支撐能力。”謝和平說，從我們近期完成的咨詢研究項目成果可(kě)以看(kàn)出，如(rú)果隻考慮現有在産煤礦符合生(shēng)态環境約束、安全高效集約化生(shēng)産約束、先進産能等要求的剩餘資源量，按照(zhào)現有技術水平和回采率，滿足40億噸/年(nián)的産量規模，僅可(kě)支撐15年(nián)左右；通過提高科(kē)學産能水平，提高煤炭資源采出率等，可(kě)延長時間，也僅能支撐到碳達峰時經濟社會發展對煤炭的需要。因此，迫切需要加大(dà)符合科(kē)學産能要求的煤炭資源勘探力度，摸清煤炭科(kē)學産能的資源量。統籌考慮碳中和目标下煤炭資源量、賦存條件(jiàn)、生(shēng)态紅線等多種因素疊加下的産能規模。

“應以陝西、山(shān)西、内蒙古、新疆等爲重點，謀劃煤炭科(kē)學産能支撐基地布局。建立健全煤炭科(kē)學産能的戰略儲備、産能儲備、産品儲備體系和以煤炭科(kē)學産能爲支撐的柔性供給能力。加大(dà)綠色開采關鍵技術攻關，以技術爲抓手，提高煤炭科(kē)學産能保障能力，支撐煤炭碳中和目标實現。”謝和平說。

煤炭碳中和發展的戰略藍圖

随着技術進步，面對碳達峰、碳中和目标，煤炭實現碳中和的願景是什麽，煤炭企業、礦區、煤炭行業将呈現什麽發展态勢？

在謝和平看(kàn)來，應在深刻理(lǐ)解碳達峰、碳中和目标要求和準确把握我國能源消費需求的基礎上，科(kē)學謀劃、系統布局，提出符合實際、切實可(kě)行的煤炭碳中和發展目标、路(lù)線圖、施工(gōng)圖，并重點推進碳中和“技術爲王”的科(kē)技創新，加大(dà)加快(kuài)煤炭開發利用減碳、用碳、固碳、零碳、負碳等技術研發應用，探索出全新的、可(kě)行的煤炭碳中和路(lù)徑。

他(tā)認爲，煤炭碳中和的相(xiàng)關基礎研究和技術儲備不足，短(duǎn)期内還未能展現碳減排碳中和的潛力。應綜合碳中和目标、國家能源安全、經濟運行應急三大(dà)要求，立足我國國情實際，堅持系統觀念，統籌煤炭低碳發展和能源保供，準确把握減碳與發展、減碳與安全的關系，正确處理(lǐ)短(duǎn)期和中長期的關系，科(kē)學謀劃“能源安全兜底、綠色低碳開發、清潔高效利用、煤與新能源多能互補”四大(dà)戰略方向。

推進煤炭企業成爲“煤炭+CCUS”與風、光(guāng)、電多能互補的清潔能源生(shēng)産基地，即按需靈活産生(shēng)煤炭、風能、太陽能、氫能以及碳材料等，并實現井下巷道儲能，平抑可(kě)再生(shēng)能源波動。“煤炭+CCUS”與可(kě)再生(shēng)能源互補，穩定供應多元化清潔能源。推進礦區成爲井下—地上資源一體化開發、立體化利用、零碳排放(fàng)的碳中和示範區，即地下空間碳固化、碳封存，就(jiù)地處置煤炭利用産生(shēng)的二氧化碳，地面可(kě)再生(shēng)能源利用、零碳排放(fàng)，礦區植被形成碳彙，負碳排放(fàng)。推進煤炭行業成爲煤炭低碳、零碳、固碳和負碳技術突破的發源地，即突破煤礦智能化低碳綠色開采、井下無人(rén)開采、流态化開采關鍵技術，形成煤炭開發利用低碳零碳技術體系、煤炭+多能互補的零碳負碳技術體系。

煤炭碳中和發展的重點任務

實現煤炭碳中和需要布局哪些重點任務？

謝和平介紹，需要布局六大(dà)重點任務。

一是加大(dà)力度勘探符合煤炭科(kē)學産能要求的煤炭資源（資源保障）。探索應用國内外、行業内外先進勘探技術，進一步增強煤炭資源勘探手段和方法，提高煤炭資源探明程度，加快(kuài)新增符合科(kē)學産能條件(jiàn)的煤炭資源量勘查，提高煤炭科(kē)學産能資源接續能力。

二是建設煤炭科(kē)學産能全國支撐基地（産能保障）。統籌考慮煤炭資源量、賦存條件(jiàn)、生(shēng)态紅線劃設等多重因素，建設山(shān)西、陝北、内蒙古東部、内蒙古西部、新疆五大(dà)煤炭科(kē)學産能支撐基地。

三是推進柔性煤炭科(kē)學産能建設（經濟運行應急保障）。圍繞煤炭産量需求波動幅度加大(dà)的新形勢新要求，支持和鼓動雲計算、大(dà)數據、物聯網、移動互聯網、人(rén)工(gōng)智能等新一代信息技術在煤礦的應用，推進可(kě)低成本寬負荷調節的無人(rén)柔性煤炭科(kē)學産能礦井建設，實現柔性生(shēng)産提高煤炭供應調節能力，爲經濟運行應急提供保障。

四是研究制定能源安全下的煤炭科(kē)學産能儲備戰略（國家能源安全保障）。科(kē)學研判可(kě)再生(shēng)能源發展、地緣政治變化等複雜形勢下，保障我國能源安全對煤炭科(kē)學産能的最大(dà)需求，研究制定能源安全下煤炭科(kē)學産能儲備戰略。統一規劃支撐科(kē)學産能的煤炭資源調查評價、勘查和開發利用，建立安全可(kě)靠的資源儲備、産能儲備。

五是加快(kuài)煤炭科(kē)學産能支撐力科(kē)技攻關（技術保障）。厘清煤炭勘查、開發、利用碳減排相(xiàng)關技術的研究基礎和攻關需求，篩選一批有自(zì)主知識産權、有較強産學研合作(zuò)依托、有配套投入保障、有研發平台和人(rén)才隊伍支撐的重點方向，集中資源予以立項支持。鼓勵科(kē)研機構和企業聯合開展綠色低碳開采各領域基礎研究、前沿探索，提高煤炭科(kē)學産能關鍵核心技術攻關能力，支撐高水平的煤炭科(kē)學産能建設。

六是構建适應碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統。探索風能、太陽能等可(kě)再生(shēng)能源制氫耦合煤清潔轉化新路(lù)徑，通過氫能從産業鏈上實現可(kě)再生(shēng)能源與煤轉化耦合，與煤化工(gōng)的CCUS集成，形成綜合轉化技術體系。充分(fēn)利用煤炭的穩定性和可(kě)再生(shēng)能源的低/零碳排放(fàng)優勢，構建适應碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統。

将技術突破作(zuò)爲核心變量

“碳中和目标下，我國能源發展應該重點落在技術創新上，即大(dà)力發展節能技術，提高能源利用效率，減少能源增量；大(dà)力發展新能源技術（‘風電/光(guāng)電+儲能’技術等），優化電力結構；大(dà)力發展低碳清潔煤炭開發利用（‘清潔煤電+CCUS’技術等），大(dà)力發展少碳—用碳—零碳能源原理(lǐ)創新與颠覆性技術。”謝和平說。

“我國治理(lǐ)酸雨(yǔ)的二氧化硫減排實踐爲煤炭碳中和提供了借鑒。以政策倒逼技術進步，以先進技術推進減排。”謝和平舉例。

20世紀90年(nián)代，我國一些地區燃用高硫煤，設備未采取脫硫措施，緻使二氧化硫排放(fàng)量不斷增加，造成嚴重的酸雨(yǔ)污染。1995年(nián)，國務院批準劃定酸雨(yǔ)控制區與二氧化硫污染控制區；1996年(nián)，提出實施包括二氧化硫在内的污染物排放(fàng)總量控制。此後逐步嚴格排放(fàng)标準、收縮排放(fàng)總量控制限制，以政策倒逼燃煤污染物控制技術進步。2000年(nián)以後，加快(kuài)已有燃煤電廠脫硫設施建設，持續研發并應用燃煤二氧化硫超低排放(fàng)技術，逐漸建成全球最大(dà)的清潔煤電供應體系，煤炭消費量增長15.8%，二氧化硫排放(fàng)量下降近80%。

“技術進步徹底颠覆了‘控制二氧化硫排放(fàng)必然減少煤炭消費’的原有認識，突破了二氧化硫減排對煤炭消費的約束。”謝和平說。

“逐步強化的政策措施将倒逼煤炭從以往的鼓勵性自(zì)主碳排放(fàng)控制轉向政策硬約束的強制性碳減排碳處理(lǐ)。因此，應加大(dà)加快(kuài)煤炭開發利用減碳、用碳、固碳、零碳、負碳等技術研發應用。”謝和平認爲，在少碳方面，發展化石能源清潔低碳新技術、二氧化碳捕集新原理(lǐ)與新技術等；在用碳方面，發展二氧化碳礦化發電颠覆性技術、二氧化碳驅油氣利用原理(lǐ)與技術等；在無碳方面，近零碳排放(fàng)的直接煤固體燃料電池發電新技術、新能源技術如(rú)風能太陽能生(shēng)物質地熱發電海水制氫等。

據了解，謝和平團隊在上述技術方面，正在從基礎研究走向工(gōng)業擴試。以二氧化碳電化學捕捉新技術爲例，初步成果顯示，該技術能耗僅爲67千瓦時/噸，成本約爲9.4美元/噸二氧化碳。此外，自(zì)2011年(nián)開始，四川大(dà)學、深圳大(dà)學等院校(xiào)，也在探索碳中和新原理(lǐ)新技術攻關，包括低能耗二氧化碳捕集新原理(lǐ)新技術、二氧化碳礦化發電颠覆性技術、二氧化碳能源化資源化利用催化轉化技術、零碳排放(fàng)的直接煤燃料電池發電技術等。

（本版圖片爲資料圖片）

相(xiàng)關鏈接

★2021年(nián)2月，《國務院關于加快(kuài)建立健全綠色低碳循環發展經濟體系的指導意見》出台。

★2021年(nián)3月，十三屆全國人(rén)大(dà)四次會議、全國政協十三屆四次會議通過的《中華人(rén)民(mín)共和國國民(mín)經濟和社會發展第十四個五年(nián)規劃和2035年(nián)遠景目标綱要》中提出，推動煤炭生(shēng)産向資源富集地區集中、完善煤炭跨區域運輸通道和集疏運體系。

★2021年(nián)10月，中共中央、國務院印發《關于完整準确全面貫徹新發展理(lǐ)念做好碳達峰碳中和工(gōng)作(zuò)的意見》。

★2021年(nián)10月，國務院印發《2030年(nián)前碳達峰行動方案》。

★2021年(nián)11月，國家發改委、國家能源局發布的《關于開展全國煤電機組改造升級的通知》明确，到2025年(nián)，全國火(huǒ)電平均供電煤耗降至300克标準煤/千瓦時以下。

★2021年(nián)11月，國務院常務會議決定，在前期設立碳減排金融支持工(gōng)具基礎上，再設立2000億元支持煤炭清潔高效利用專項再貸款，形成政策規模。

★2022年(nián)3月，中共中央政治局常委、國務院副總理(lǐ)韓正主持召開煤炭清潔高效利用工(gōng)作(zuò)專題座談會。

★2022年(nián)4月，國務院常務會議提出，确定能源保供增供舉措，提升能源對經濟社會發展的保障能力，今年(nián)新增煤炭産能3億噸，推進煤炭清潔高效利用。

★2022年(nián)4月，國務院關稅稅則委員會發布公告，自(zì)2022年(nián)5月1日(rì)起至2023年(nián)3月31日(rì)，我國對進口煤炭實施關稅稅率爲零的進口暫定稅率。

★2022年(nián)5月，中國人(rén)民(mín)銀行宣布，增加1000億元支持煤炭清潔高效利用專項再貸款額度，專門用于支持煤炭開發使用和增強煤炭儲備能力。

★2022年(nián)5月，國家發改委等六部門聯合印發《煤炭清潔高效利用重點領域标杆水平和基準水平（2022年(nián)版）》，對标實現碳達峰、碳中和目标任務，推動煤炭清潔高效利用，促進煤炭消費轉型升級。

★2022年(nián)5月，國務院印發的《紮實穩住經濟的一攬子政策措施》提出，在确保安全清潔高效利用的前提下有序釋放(fàng)煤炭優質産能，建立健全煤炭産量激勵約束政策機制。

★2022年(nián)6月，應急管理(lǐ)部、國家礦山(shān)安監局、國家發改委、國家能源局聯合印發的《關于加強煤炭先進産能核定工(gōng)作(zuò)的通知》提出，進一步釋放(fàng)先進煤炭産能，提升煤炭安全穩定供應能力。

★2022年(nián)7月，工(gōng)信部、國家發改委、财政部、生(shēng)态環境部、國務院國資委、市場監管總局聯合印發《工(gōng)業能效提升行動計劃》，要求加快(kuài)推進煤炭利用高效化、清潔化。

★2022年(nián)7月，生(shēng)态環境部、國家發改委、自(zì)然資源部、水利部聯合印發的《黃河流域生(shēng)态環境保護規劃》提出，延長和優化煤炭、石油、礦産資源開發産業鏈。推進新一輪地下水超采區、禁采區、限采區劃定，開展地下水超采綜合治理(lǐ)，促進重點區域地下水采補平衡。