我國能源稟賦的特點(diǎn)是“富煤缺油少氣”,煤炭生產(chǎn)、消費(fèi)在一次能源結(jié)構(gòu)中的比例始終保持在70%左右,在能源發(fā)展中長期居于主體地位。從世界范圍來看,盡管天然氣、核能及可再生能源較快發(fā)展,但煤炭的地位并沒有減弱。英國石油公司《世界能源統(tǒng)計(jì)年鑒》表明,過去10年煤炭是世界上發(fā)展最快的一次化石能源,其消費(fèi)比例從2004年的27.2%增長至2013年的30.1%。第22屆世界能源大會認(rèn)為,2050年化石能源仍是世界能源構(gòu)成的基礎(chǔ)。
能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命是我國能源安全戰(zhàn)略的核心內(nèi)容,目的是抑制不合理的能源需求,促進(jìn)供應(yīng)體系的多元化,并通過技術(shù)革命、體制革命和加強(qiáng)國際合作,全方位保障我國能源安全。作為基礎(chǔ)能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭時(shí)代尚早,“去煤化”不可取。在“低碳經(jīng)濟(jì)”背景下,我國能源發(fā)展方式不能簡單模仿國外經(jīng)驗(yàn),要從國家戰(zhàn)略利益和能源安全考慮,加快培育具有核心自主知識產(chǎn)權(quán)的煤炭清潔高效技術(shù)和產(chǎn)業(yè),贏得主動權(quán)。
從現(xiàn)實(shí)和發(fā)展的角度看,煤炭開發(fā)利用涉及開發(fā)戰(zhàn)略布局、開發(fā)總量控制、低品質(zhì)煤開發(fā)利用、輸煤輸電協(xié)調(diào)發(fā)展、燃燒與氣化技術(shù)路線、先進(jìn)燃煤發(fā)電發(fā)展方向、現(xiàn)代煤化工發(fā)展、煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)發(fā)展方向、高耗能行業(yè)節(jié)能、煤炭利用污染物控制與碳減排等10個問題,這些問題涉及煤炭全產(chǎn)業(yè)鏈。
“煤炭革命”的核心在于整體推進(jìn)煤炭在全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔利用,推進(jìn)煤炭生產(chǎn)由“以需定產(chǎn)”向“科學(xué)開發(fā)方式”轉(zhuǎn)變,推進(jìn)煤炭粗放供應(yīng)向?qū)谙M(fèi)轉(zhuǎn)變,推進(jìn)燃煤發(fā)電局部領(lǐng)先向整體節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)變,推進(jìn)傳統(tǒng)煤化工向現(xiàn)代煤化工轉(zhuǎn)變,推進(jìn)長距離輸煤輸電獨(dú)立發(fā)展向協(xié)同發(fā)展優(yōu)化輸配轉(zhuǎn)變,逐步實(shí)現(xiàn)煤炭開發(fā)利用方式的清潔化、高效化,全面提高煤炭可持續(xù)發(fā)展能力,實(shí)現(xiàn)煤炭開發(fā)利用與社會、經(jīng)濟(jì)、資源、環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。如何實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用?
煤炭的科學(xué)開發(fā)應(yīng)放在首要位置,這需要強(qiáng)化科學(xué)產(chǎn)能建設(shè),優(yōu)化科學(xué)產(chǎn)能布局,大力發(fā)展安全、高效、綠色開采技術(shù)與裝備,推進(jìn)重點(diǎn)區(qū)域科學(xué)發(fā)展。按照“符合標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)予開采,新建礦井達(dá)標(biāo)建設(shè),不達(dá)標(biāo)準(zhǔn)升級改造,不可改造強(qiáng)制退出”的思路,引導(dǎo)煤礦向高效、綠色、安全方向發(fā)展。保持現(xiàn)有1/3達(dá)到科學(xué)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)的礦井,新增產(chǎn)能嚴(yán)格按照科學(xué)產(chǎn)能標(biāo)準(zhǔn)開工建設(shè);改造1/3未達(dá)標(biāo)礦井,逐步淘汰1/3落后和不可改造產(chǎn)能。到2020年,科學(xué)產(chǎn)能達(dá)到32億噸,比重達(dá)到70%。到2030年,科學(xué)產(chǎn)能達(dá)到39億噸,比重達(dá)到85%。
按照“保護(hù)與減輕東部,穩(wěn)定開發(fā)中部,加快開發(fā)西部”原則,大幅增加晉陜蒙寧甘區(qū)科學(xué)產(chǎn)能,推進(jìn)新青區(qū)煤炭科學(xué)開發(fā),加快東北區(qū)中小煤礦整合改造,推進(jìn)華南區(qū)煤炭安全開發(fā)。晉陜蒙寧甘區(qū)要探索厚煤層安全高效開采技術(shù)、工作面信息化和智能化技術(shù)的試驗(yàn)應(yīng)用,新青區(qū)探索特厚煤層安全高效井工開采技術(shù)、大型露天煤礦開采技術(shù)與裝備的應(yīng)用,華東區(qū)、東北區(qū)和華南區(qū)重點(diǎn)加強(qiáng)煤層氣抽采利用、薄煤層綜采、煤礦深部開采等技術(shù)的研究開發(fā)和推廣應(yīng)用。
統(tǒng)籌考慮煤炭資源、水資源、環(huán)境條件等因素,加強(qiáng)煤炭產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)。在寧夏寧東、內(nèi)蒙古鄂爾多斯和陜西榆林“能源金三角”地區(qū),穩(wěn)步推進(jìn)大型煤炭基地、火電基地和煤化工產(chǎn)業(yè)基地建設(shè)。在新疆地區(qū),加快煤炭科學(xué)開發(fā),優(yōu)先發(fā)展煤制油、煤制烯烴等高載能產(chǎn)品為目標(biāo)的煤炭深加工。在西南地區(qū),大力推進(jìn)煤炭安全開發(fā),實(shí)施保護(hù)性限采措施,控制煤化工項(xiàng)目,推進(jìn)基地化發(fā)展。
其次,推進(jìn)煤炭全面洗選,加快低品質(zhì)煤提質(zhì)利用,提高煤炭潔配度水平,全面提高煤炭供應(yīng)質(zhì)量。入選1億噸原煤,可減少SO2排放量100萬噸~150萬噸;發(fā)電用煤灰分每降低1%,每度電標(biāo)準(zhǔn)煤耗減少2克~5克,每年可減少CO2的排放量約1500萬噸~3750萬噸。按照潔配度即煤炭質(zhì)量和滿足用煤設(shè)備煤質(zhì)要求的程度測算,每億噸標(biāo)準(zhǔn)煤潔配度提高1個百分點(diǎn),年可節(jié)約17萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減排SO2約1.1萬噸,減排CO2約38萬噸。目前我國商品煤潔配度為25%,而美國高達(dá)60%。應(yīng)調(diào)整優(yōu)化煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu),提高煤炭潔配度水平,實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用。2020年,商品煤潔配度達(dá)到42%,動力煤入選率達(dá)到70%,煤炭提質(zhì)加工比例達(dá)到70%,電力用煤占消費(fèi)總量的比重達(dá)到55%以上。2030年,商品煤潔配度達(dá)到54%,動力配煤基本實(shí)現(xiàn)精細(xì)化配煤,煤炭提質(zhì)加工比例達(dá)到80%,電力用煤占消費(fèi)總量的比重達(dá)到60%。
第三,積極推廣高參數(shù)先進(jìn)發(fā)電技術(shù)和淘汰低參數(shù)小機(jī)組,推進(jìn)清潔高效煤炭發(fā)電技術(shù)研發(fā)和工程示范,加快發(fā)展煤炭發(fā)電污染控制技術(shù)和溫室氣體減排技術(shù),整體提升煤炭發(fā)電水平。
中國超(超)臨界和循環(huán)流化床等先進(jìn)燃煤發(fā)電技術(shù)已達(dá)到世界先進(jìn)水平,但低容量、低參數(shù)鍋爐比例偏高,影響整體煤炭發(fā)電效率。應(yīng)實(shí)施煤電升級戰(zhàn)略,加快促進(jìn)煤炭發(fā)電行業(yè)由局部領(lǐng)先向整體節(jié)能環(huán)保轉(zhuǎn)變。以先進(jìn)高效清潔煤電技術(shù)為引領(lǐng),繼續(xù)加大超(超)臨界燃煤機(jī)組比例,合理配置調(diào)峰機(jī)組,確保高參數(shù)機(jī)組高效運(yùn)行。對煤種變化較大、劣質(zhì)煤比例較高的地區(qū),應(yīng)用和推廣高參數(shù)、高可靠性,低廠用電率和超低排放的超臨界循環(huán)流化床鍋爐。積極推廣熱電聯(lián)產(chǎn),科學(xué)規(guī)劃和建設(shè)大容量的熱電機(jī)組。到2020年,超(超)臨界燃機(jī)組比重超過40%,燃煤火電機(jī)組平均供電煤耗310gce/kWh。到2030年,超(超)臨界燃機(jī)組比重達(dá)到60%,平均供電煤耗300gce/kWh。加大對更高參數(shù)的超超臨界火電技術(shù)的研發(fā)投入,積極開發(fā)二次再熱、600℃超超臨界機(jī)組,通過研究和開發(fā)700℃超超臨界機(jī)組,掌握自主知識產(chǎn)權(quán)和裝備設(shè)計(jì)與制造能力,建示范電廠。積極推進(jìn)資源化環(huán)保技術(shù)和多種污染物聯(lián)合處理新技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用,應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)對現(xiàn)有脫硫、脫硝、除塵裝置進(jìn)行改造。發(fā)展富氧燃燒和大型煤氣化技術(shù),為煤電二氧化碳減排提供技術(shù)保障。開發(fā)低成本、低耗能CCUS技術(shù),并開展工程示范。
第四,推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展,優(yōu)化煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和發(fā)展布局,建設(shè)和培育煤基多聯(lián)產(chǎn)相關(guān)產(chǎn)業(yè),有序推進(jìn)煤炭轉(zhuǎn)化升級。按照“自主創(chuàng)新,重點(diǎn)突破,合理布局,多元發(fā)展”的原則,穩(wěn)步推動煤炭轉(zhuǎn)化發(fā)展重點(diǎn)由生產(chǎn)低附加值的傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)品向以生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品為主的現(xiàn)代煤化工方向轉(zhuǎn)變,多元化緩解國內(nèi)石油供需矛盾。結(jié)合國內(nèi)煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制甲烷、煤制乙二醇,煤制芳烴等現(xiàn)代煤化工大規(guī)模工業(yè)化示范成果,制定以煤炭生產(chǎn)基地為依托的國家層面的大型煤化工示范園區(qū)規(guī)劃。積極推進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)大型化、園區(qū)化和基地化發(fā)展建設(shè)。統(tǒng)籌考慮煤炭探明儲量、儲采比、自給率、水和環(huán)境容量等因素,優(yōu)先在內(nèi)蒙古、新疆、陜西等省區(qū)發(fā)展現(xiàn)代煤化工,嚴(yán)格限制在煤炭凈調(diào)入地區(qū)和水資源匱乏地區(qū)發(fā)展煤化工。創(chuàng)新和優(yōu)化煤基多聯(lián)產(chǎn)單元技術(shù)和集成技術(shù),開展單元技術(shù)示范,爭取2020年前,開展10套左右不同路徑的煤基多聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)示范,為多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
第五,堅(jiān)持輸煤輸電并舉,加快鐵路運(yùn)輸通道、輸電通道建設(shè),加強(qiáng)煤炭儲配基地建設(shè),統(tǒng)籌優(yōu)化煤炭輸運(yùn)模式。
在現(xiàn)有經(jīng)濟(jì)和技術(shù)水平條件下,輸煤輸電綜合平衡點(diǎn)在1800千米~2000千米左右,要按照輸送能效、成本、能源流向、環(huán)境、水、土地資源因素綜合決策。山西、蒙西、寧夏等煤炭基地距離中東部負(fù)荷中心較近,輸電有一定優(yōu)勢,應(yīng)考慮輸煤輸電并舉。新疆地區(qū)實(shí)施遠(yuǎn)期輸煤為主,近期輸煤輸電并舉,輸送煤制化學(xué)品、煤制油及甲烷為輔的戰(zhàn)略。加快建設(shè)寧東送浙江、錫盟送江蘇、內(nèi)蒙上海廟送山東等輸電通道。加快建設(shè)“西煤東運(yùn)”通道和直達(dá)中南、直達(dá)華東、直達(dá)川渝等的煤炭運(yùn)輸干線。2020年,主產(chǎn)區(qū)輸煤輸電比重由2010年7.6:1調(diào)整到3:1~5:1。按照“儲配結(jié)合,應(yīng)急保障”原則,在沿江、沿河和沿運(yùn)河地區(qū),建立集倉儲、加工、物流、配送等功能于一體的煤炭儲配基地,提高煤炭應(yīng)急保障能力。
第六,通過倒逼機(jī)制推進(jìn)煤炭開發(fā)利用方式轉(zhuǎn)變,加快發(fā)展重點(diǎn)耗煤行業(yè)全過程污染物控制技術(shù),全面挖掘重點(diǎn)煤耗行業(yè)技術(shù)節(jié)能潛力,強(qiáng)化煤炭行業(yè)節(jié)能減排。強(qiáng)化煤炭開發(fā)利用中的節(jié)能減排,是實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的必要手段,也是實(shí)現(xiàn)煤炭可持續(xù)開發(fā)利用的重要保障。我國單位能源產(chǎn)出效率與世界平均水平還有較大差距,節(jié)能是比開發(fā)更為優(yōu)先的能源,必須倡導(dǎo)節(jié)能為本的理念,更加注重應(yīng)用端節(jié)能。初步測算,應(yīng)用端節(jié)約1噸標(biāo)準(zhǔn)煤,相當(dāng)于供應(yīng)端減少3噸標(biāo)準(zhǔn)煤。在煤炭消費(fèi)強(qiáng)度高、大氣污染嚴(yán)重的區(qū)域,強(qiáng)化區(qū)域煤炭消費(fèi)總量控制。積極推進(jìn)電力、鋼鐵、建材、化工、有色金屬、造紙和紡織等高煤耗行業(yè)的低成本、低能耗和低排放生產(chǎn),深挖節(jié)能減排潛力。高度重視煤炭利用污染物控制和碳減排問題,加強(qiáng)碳減排技術(shù)及其他污染控制技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用。
第七,超前部署前沿基礎(chǔ)研究,積極開展關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和重要裝備研發(fā)和核心技術(shù)工程示范,增強(qiáng)煤炭科技創(chuàng)新能力。加快建立煤炭清潔高效可持續(xù)發(fā)展科技支撐體系,爭取在10至20年內(nèi)使我國煤炭科技自主創(chuàng)新能力和技術(shù)裝備達(dá)到世界先進(jìn)水平。實(shí)施煤炭清潔高效開發(fā)利用重大工程,重點(diǎn)突破煤炭資源勘查、安全高效綠色開發(fā)、煤炭提質(zhì)、先進(jìn)煤炭燃燒和氣化、現(xiàn)代煤化工、先進(jìn)輸電、煤炭污染控制、節(jié)能等一批核心技術(shù),著力突破一批重大成套裝備。積極跟蹤世界煤炭技術(shù)進(jìn)展,大力加強(qiáng)國際煤炭技術(shù)合作交流,促進(jìn)創(chuàng)新技術(shù)的集成優(yōu)化。
(作者為中國工程院副院長、院士,文章是根據(jù)作者擔(dān)任主編的中國工程院咨詢研究報(bào)告《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》(綜合卷)以及作者在媒體上發(fā)表的文章綜合整理而成。)