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2021年，我國原煤產(chǎn)量41.3億噸，創(chuàng)歷史新高。今年1月至5月，我國原煤產(chǎn)量達18.1億噸，同比增長10.4%，已連續(xù)5個月保持兩位數(shù)快速增長，原煤日均產(chǎn)量超過1200萬噸。煤炭產(chǎn)量的增長趨勢與碳達峰、碳中和目標下的總量控制是否有矛盾，煤炭如何在保障能源安全穩(wěn)定供應的同時，實現(xiàn)自身的低碳、零碳發(fā)展？就此，記者采訪了中國工程院院士謝和平。
實現(xiàn)“雙碳”目標并不意味著現(xiàn)在大幅退出煤炭
“碳達峰、碳中和目標已成為我國社會共識，將推進經(jīng)濟社會廣泛而深刻的系統(tǒng)性變革。碳減排將是一個長期理性推進的過程，堅持先立后破，立足我國的能源資源稟賦，全國一盤棋應循序漸進地推進，而不是針對某一具體行業(yè)或細分領(lǐng)域‘點穴式’行政強制產(chǎn)能退出?！敝袊こ淘涸菏恐x和平說。
他告訴記者，美國、德國、英國、日本等發(fā)達國家碳達峰前后現(xiàn)代化進程、能源消費、碳排放強度等基本特征和變化規(guī)律表明，在工業(yè)化階段和現(xiàn)代化前期階段，能源消費彈性系數(shù)仍維持在較高水平，在人均GDP達到3萬美元之前，經(jīng)濟增長很難與能源消費脫鉤，即經(jīng)濟增長必須需要能源消費總量的增加來支撐。
“改革開放以來，除了個別異常年份外，我國能源消費彈性系數(shù)一直維持在0.5左右，充分顯示了我國經(jīng)濟增長與能源消費唇齒相依的關(guān)系?！敝x和平說，我國還處于社會主義初級階段，現(xiàn)代化水平與美國等發(fā)達國家還有較大差距，現(xiàn)代化進程的持續(xù)推進仍然需要較大的能源消費總量支撐，在相當長一段時間內(nèi)經(jīng)濟增長還無法與能源消費脫鉤。鑒于化石能源資源稟賦和可再生能源的不穩(wěn)定性，煤炭仍將是我國新時代構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系的“穩(wěn)定器”和“壓艙石”。
通過謝和平團隊項目研究的初步預測，2030年前，煤炭消費量保持平穩(wěn)或略有增長，維持在35億噸/年至45億噸/年；2031年至2050年，煤炭利用逐步向電力調(diào)峰、碳質(zhì)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/年左右；2051年至2060年，煤炭仍需用于電力調(diào)峰、碳質(zhì)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/年左右；2060年實現(xiàn)碳中和后，為了應對油氣進口受限和可再生能源非正常波動的風險，仍需保持一定規(guī)模的煤炭生產(chǎn)和消費。
“屆時，煤炭生產(chǎn)和消費不單純是從煤炭利用本身出發(fā)，而是將其作為應急儲備、戰(zhàn)略儲備等。特別是俄烏沖突后，歐洲各國‘重啟’煤電應對能源危機。因此，實現(xiàn)碳達峰、碳中和并不意味著現(xiàn)在要大幅退出煤炭。”謝和平說。
大力提升科學產(chǎn)能先進產(chǎn)能
“碳中和目標下，我國經(jīng)濟社會發(fā)展仍然需要依靠煤炭，只是需要的是科學產(chǎn)能的煤炭和清潔低碳利用的煤炭?！敝x和平指出，過去10年，我國煤炭科學產(chǎn)能規(guī)模不斷增加，有力支撐了國家能源安全與經(jīng)濟社會發(fā)展。碳中和目標賦予煤炭科學產(chǎn)能，即先進產(chǎn)能新的內(nèi)涵，也將強化生態(tài)環(huán)境約束、安全高效集約化生產(chǎn)約束，使一些產(chǎn)能和資源不再符合煤炭科學產(chǎn)能的要求，甚至加快一些地方整體性退出煤炭生產(chǎn)，需要深入思考與分析碳中和目標下煤炭科學產(chǎn)能資源量、煤炭科學產(chǎn)能規(guī)模能否支撐我國現(xiàn)代化進程。
“碳中和目標下亟須提高煤炭科學產(chǎn)能、先進產(chǎn)能的支撐能力?！敝x和平說，從我們近期完成的咨詢研究項目成果可以看出，如果只考慮現(xiàn)有在產(chǎn)煤礦符合生態(tài)環(huán)境約束、安全高效集約化生產(chǎn)約束、先進產(chǎn)能等要求的剩余資源量，按照現(xiàn)有技術(shù)水平和回采率，滿足40億噸/年的產(chǎn)量規(guī)模，僅可支撐15年左右；通過提高科學產(chǎn)能水平，提高煤炭資源采出率等，可延長時間，也僅能支撐到碳達峰時經(jīng)濟社會發(fā)展對煤炭的需要。因此，迫切需要加大符合科學產(chǎn)能要求的煤炭資源勘探力度，摸清煤炭科學產(chǎn)能的資源量。統(tǒng)籌考慮碳中和目標下煤炭資源量、賦存條件、生態(tài)紅線等多種因素疊加下的產(chǎn)能規(guī)模。
“應以陜西、山西、內(nèi)蒙古、新疆等為重點，謀劃煤炭科學產(chǎn)能支撐基地布局。建立健全煤炭科學產(chǎn)能的戰(zhàn)略儲備、產(chǎn)能儲備、產(chǎn)品儲備體系和以煤炭科學產(chǎn)能為支撐的柔性供給能力。加大綠色開采關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，以技術(shù)為抓手，提高煤炭科學產(chǎn)能保障能力，支撐煤炭碳中和目標實現(xiàn)?！敝x和平說。
煤炭碳中和發(fā)展的戰(zhàn)略藍圖
隨著技術(shù)進步，面對碳達峰、碳中和目標，煤炭實現(xiàn)碳中和的愿景是什么，煤炭企業(yè)、礦區(qū)、煤炭行業(yè)將呈現(xiàn)什么發(fā)展態(tài)勢？
在謝和平看來，應在深刻理解碳達峰、碳中和目標要求和準確把握我國能源消費需求的基礎上，科學謀劃、系統(tǒng)布局，提出符合實際、切實可行的煤炭碳中和發(fā)展目標、路線圖、施工圖，并重點推進碳中和“技術(shù)為王”的科技創(chuàng)新，加大加快煤炭開發(fā)利用減碳、用碳、固碳、零碳、負碳等技術(shù)研發(fā)應用，探索出全新的、可行的煤炭碳中和路徑。
他認為，煤炭碳中和的相關(guān)基礎研究和技術(shù)儲備不足，短期內(nèi)還未能展現(xiàn)碳減排碳中和的潛力。應綜合碳中和目標、國家能源安全、經(jīng)濟運行應急三大要求，立足我國國情實際，堅持系統(tǒng)觀念，統(tǒng)籌煤炭低碳發(fā)展和能源保供，準確把握減碳與發(fā)展、減碳與安全的關(guān)系，正確處理短期和中長期的關(guān)系，科學謀劃“能源安全兜底、綠色低碳開發(fā)、清潔高效利用、煤與新能源多能互補”四大戰(zhàn)略方向。
推進煤炭企業(yè)成為“煤炭+CCUS”與風、光、電多能互補的清潔能源生產(chǎn)基地，即按需靈活產(chǎn)生煤炭、風能、太陽能、氫能以及碳材料等，并實現(xiàn)井下巷道儲能，平抑可再生能源波動?！懊禾?CCUS”與可再生能源互補，穩(wěn)定供應多元化清潔能源。推進礦區(qū)成為井下—地上資源一體化開發(fā)、立體化利用、零碳排放的碳中和示范區(qū)，即地下空間碳固化、碳封存，就地處置煤炭利用產(chǎn)生的二氧化碳，地面可再生能源利用、零碳排放，礦區(qū)植被形成碳匯，負碳排放。推進煤炭行業(yè)成為煤炭低碳、零碳、固碳和負碳技術(shù)突破的發(fā)源地，即突破煤礦智能化低碳綠色開采、井下無人開采、流態(tài)化開采關(guān)鍵技術(shù)，形成煤炭開發(fā)利用低碳零碳技術(shù)體系、煤炭+多能互補的零碳負碳技術(shù)體系。
煤炭碳中和發(fā)展的重點任務
實現(xiàn)煤炭碳中和需要布局哪些重點任務？
謝和平介紹，需要布局六大重點任務。
一是加大力度勘探符合煤炭科學產(chǎn)能要求的煤炭資源（資源保障）。探索應用國內(nèi)外、行業(yè)內(nèi)外先進勘探技術(shù)，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，加快新增符合科學產(chǎn)能條件的煤炭資源量勘查，提高煤炭科學產(chǎn)能資源接續(xù)能力。
二是建設煤炭科學產(chǎn)能全國支撐基地（產(chǎn)能保障）。統(tǒng)籌考慮煤炭資源量、賦存條件、生態(tài)紅線劃設等多重因素，建設山西、陜北、內(nèi)蒙古東部、內(nèi)蒙古西部、新疆五大煤炭科學產(chǎn)能支撐基地。
三是推進柔性煤炭科學產(chǎn)能建設（經(jīng)濟運行應急保障）。圍繞煤炭產(chǎn)量需求波動幅度加大的新形勢新要求，支持和鼓動云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、人工智能等新一代信息技術(shù)在煤礦的應用，推進可低成本寬負荷調(diào)節(jié)的無人柔性煤炭科學產(chǎn)能礦井建設，實現(xiàn)柔性生產(chǎn)提高煤炭供應調(diào)節(jié)能力，為經(jīng)濟運行應急提供保障。
四是研究制定能源安全下的煤炭科學產(chǎn)能儲備戰(zhàn)略（國家能源安全保障）?？茖W研判可再生能源發(fā)展、地緣政治變化等復雜形勢下，保障我國能源安全對煤炭科學產(chǎn)能的最大需求，研究制定能源安全下煤炭科學產(chǎn)能儲備戰(zhàn)略。統(tǒng)一規(guī)劃支撐科學產(chǎn)能的煤炭資源調(diào)查評價、勘查和開發(fā)利用，建立安全可靠的資源儲備、產(chǎn)能儲備。
五是加快煤炭科學產(chǎn)能支撐力科技攻關(guān)（技術(shù)保障）。厘清煤炭勘查、開發(fā)、利用碳減排相關(guān)技術(shù)的研究基礎和攻關(guān)需求，篩選一批有自主知識產(chǎn)權(quán)、有較強產(chǎn)學研合作依托、有配套投入保障、有研發(fā)平臺和人才隊伍支撐的重點方向，集中資源予以立項支持。鼓勵科研機構(gòu)和企業(yè)聯(lián)合開展綠色低碳開采各領(lǐng)域基礎研究、前沿探索，提高煤炭科學產(chǎn)能關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)能力，支撐高水平的煤炭科學產(chǎn)能建設。
六是構(gòu)建適應碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統(tǒng)。探索風能、太陽能等可再生能源制氫耦合煤清潔轉(zhuǎn)化新路徑，通過氫能從產(chǎn)業(yè)鏈上實現(xiàn)可再生能源與煤轉(zhuǎn)化耦合，與煤化工的CCUS集成，形成綜合轉(zhuǎn)化技術(shù)體系。充分利用煤炭的穩(wěn)定性和可再生能源的低/零碳排放優(yōu)勢，構(gòu)建適應碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統(tǒng)。
將技術(shù)突破作為核心變量
“碳中和目標下，我國能源發(fā)展應該重點落在技術(shù)創(chuàng)新上，即大力發(fā)展節(jié)能技術(shù)，提高能源利用效率，減少能源增量；大力發(fā)展新能源技術(shù)（‘風電/光電+儲能’技術(shù)等），優(yōu)化電力結(jié)構(gòu)；大力發(fā)展低碳清潔煤炭開發(fā)利用（‘清潔煤電+CCUS’技術(shù)等），大力發(fā)展少碳—用碳—零碳能源原理創(chuàng)新與顛覆性技術(shù)?！敝x和平說。
“我國治理酸雨的二氧化硫減排實踐為煤炭碳中和提供了借鑒。以政策倒逼技術(shù)進步，以先進技術(shù)推進減排。”謝和平舉例。
20世紀90年代，我國一些地區(qū)燃用高硫煤，設備未采取脫硫措施，致使二氧化硫排放量不斷增加，造成嚴重的酸雨污染。1995年，國務院批準劃定酸雨控制區(qū)與二氧化硫污染控制區(qū)；1996年，提出實施包括二氧化硫在內(nèi)的污染物排放總量控制。此后逐步嚴格排放標準、收縮排放總量控制限制，以政策倒逼燃煤污染物控制技術(shù)進步。2000年以后，加快已有燃煤電廠脫硫設施建設，持續(xù)研發(fā)并應用燃煤二氧化硫超低排放技術(shù)，逐漸建成全球最大的清潔煤電供應體系，煤炭消費量增長15.8%，二氧化硫排放量下降近80%。
“技術(shù)進步徹底顛覆了‘控制二氧化硫排放必然減少煤炭消費’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將倒逼煤炭從以往的鼓勵性自主碳排放控制轉(zhuǎn)向政策硬約束的強制性碳減排碳處理。因此，應加大加快煤炭開發(fā)利用減碳、用碳、固碳、零碳、負碳等技術(shù)研發(fā)應用?！敝x和平認為，在少碳方面，發(fā)展化石能源清潔低碳新技術(shù)、二氧化碳捕集新原理與新技術(shù)等；在用碳方面，發(fā)展二氧化碳礦化發(fā)電顛覆性技術(shù)、二氧化碳驅(qū)油氣利用原理與技術(shù)等；在無碳方面，近零碳排放的直接煤固體燃料電池發(fā)電新技術(shù)、新能源技術(shù)如風能太陽能生物質(zhì)地熱發(fā)電海水制氫等。
據(jù)了解，謝和平團隊在上述技術(shù)方面，正在從基礎研究走向工業(yè)擴試。以二氧化碳電化學捕捉新技術(shù)為例，初步成果顯示，該技術(shù)能耗僅為67千瓦時/噸，成本約為9.4美元/噸二氧化碳。此外，自2011年開始，四川大學、深圳大學等院校，也在探索碳中和新原理新技術(shù)攻關(guān)，包括低能耗二氧化碳捕集新原理新技術(shù)、二氧化碳礦化發(fā)電顛覆性技術(shù)、二氧化碳能源化資源化利用催化轉(zhuǎn)化技術(shù)、零碳排放的直接煤燃料電池發(fā)電技術(shù)等。
