我國能源稟賦的特點(diǎn)是“富煤缺油少氣”,煤炭生產(chǎn)、消費在一次能源結構中的比例始終保持在70%左右,在能源發(fā)展中長(cháng)期居于主體地位。從世界范圍來(lái)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(méi)有減弱。英國石油公司《世界能源統計年鑒》表明,過(guò)去10年煤炭是世界上發(fā)展最快的一次化石能源,其消費比例從2004年的27.2%增長(cháng)至2013年的30.1%。第22屆世界能源大會(huì )認為,2050年化石能源仍是世界能源構成的基礎。
能源生產(chǎn)和消費革命是我國能源安全戰略的核心內容,目的是抑制不合理的能源需求,促進(jìn)供應體系的多元化,并通過(guò)技術(shù)革命、體制革命和加強國際合作,全方位保障我國能源安全。作為基礎能源,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”背景下,我國能源發(fā)展方式不能簡(jiǎn)單模仿國外經(jīng)驗,要從國家戰略利益和能源安全考慮,加快培育具有核心自主知識產(chǎn)權的煤炭清潔高效技術(shù)和產(chǎn)業(yè),贏(yíng)得主動(dòng)權。
從現實(shí)和發(fā)展的角度看,煤炭開(kāi)發(fā)利用涉及開(kāi)發(fā)戰略布局、開(kāi)發(fā)總量控制、低品質(zhì)煤開(kāi)發(fā)利用、輸煤輸電協(xié)調發(fā)展、燃燒與氣化技術(shù)路線(xiàn)、先進(jìn)燃煤發(fā)電發(fā)展方向、現代煤化工發(fā)展、煤基多聯(lián)產(chǎn)系統發(fā)展方向、高耗能行業(yè)節能、煤炭利用污染物控制與碳減排等10個(gè)問(wèn)題,這些問(wèn)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(kāi)發(fā)方式”轉變,推進(jìn)煤炭粗放供應向對口消費轉變,推進(jìn)燃煤發(fā)電局部領(lǐng)先向整體節能環(huán)保轉變,推進(jìn)傳統煤化工向現代煤化工轉變,推進(jìn)長(cháng)距離輸煤輸電獨立發(fā)展向協(xié)同發(fā)展優(yōu)化輸配轉變,逐步實(shí)現煤炭開(kāi)發(fā)利用方式的清潔化、高效化,全面提高煤炭可持續發(fā)展能力,實(shí)現煤炭開(kāi)發(fā)利用與社會(huì )、經(jīng)濟、資源、環(huán)境協(xié)調發(fā)展。如何實(shí)現煤炭的清潔高效可持續開(kāi)發(fā)利用?
煤炭的科學(xué)開(kāi)發(fā)應放在首要位置,這需要強化科學(xué)產(chǎn)能建設,優(yōu)化科學(xué)產(chǎn)能布局,大力發(fā)展安全、高效、綠色開(kāi)采技術(shù)與裝備,推進(jìn)重點(diǎn)區域科學(xué)發(fā)展。按照“符合標準準予開(kāi)采,新建礦井達標建設,不達標準升級改造,不可改造強制退出”的思路,引導煤礦向高效、綠色、安全方向發(fā)展。保持現有1/3達到科學(xué)產(chǎn)能標準的礦井,新增產(chǎn)能?chē)栏癜凑湛茖W(xué)產(chǎn)能標準開(kāi)工建設;改造1/3未達標礦井,逐步淘汰1/3落后和不可改造產(chǎn)能。到2020年,科學(xué)產(chǎn)能達到32億噸,比重達到70%。到2030年,科學(xué)產(chǎn)能達到39億噸,比重達到85%。
按照“保護與減輕東部,穩定開(kāi)發(fā)中部,加快開(kāi)發(fā)西部”原則,大幅增加晉陜蒙寧甘區科學(xué)產(chǎn)能,推進(jìn)新青區煤炭科學(xué)開(kāi)發(fā),加快東北區中小煤礦整合改造,推進(jìn)華南區煤炭安全開(kāi)發(fā)。晉陜蒙寧甘區要探索厚煤層安全高效開(kāi)采技術(shù)、工作面信息化和智能化技術(shù)的試驗應用,新青區探索特厚煤層安全高效井工開(kāi)采技術(shù)、大型露天煤礦開(kāi)采技術(shù)與裝備的應用,華東區、東北區和華南區重點(diǎn)加強煤層氣抽采利用、薄煤層綜采、煤礦深部開(kāi)采等技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和推廣應用。
統籌考慮煤炭資源、水資源、環(huán)境條件等因素,加強煤炭產(chǎn)業(yè)基地建設。在寧夏寧東、內蒙古鄂爾多斯和陜西榆林“能源金三角”地區,穩步推進(jìn)大型煤炭基地、火電基地和煤化工產(chǎn)業(yè)基地建設。在新疆地區,加快煤炭科學(xué)開(kāi)發(fā),優(yōu)先發(fā)展煤制油、煤制烯烴等高載能產(chǎn)品為目標的煤炭深加工。在西南地區,大力推進(jìn)煤炭安全開(kāi)發(fā),實(shí)施保護性限采措施,控制煤化工項目,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,全面提高煤炭供應質(zhì)量。入選1億噸原煤,可減少SO2排放量100萬(wàn)噸~150萬(wàn)噸;發(fā)電用煤灰分每降低1%,每度電標準煤耗減少2克~5克,每年可減少CO2的排放量約1500萬(wàn)噸~3750萬(wàn)噸。按照潔配度即煤炭質(zhì)量和滿(mǎn)足用煤設備煤質(zhì)要求的程度測算,每?jì)|噸標準煤潔配度提高1個(gè)百分點(diǎn),年可節約17萬(wàn)噸標準煤,減排SO2約1.1萬(wàn)噸,減排CO2約38萬(wàn)噸。目前我國商品煤潔配度為25%,而美國高達60%。應調整優(yōu)化煤炭消費結構,提高煤炭潔配度水平,實(shí)現煤炭清潔高效利用。2020年,商品煤潔配度達到42%,動(dòng)力煤入選率達到70%,煤炭提質(zhì)加工比例達到70%,電力用煤占消費總量的比重達到55%以上。2030年,商品煤潔配度達到54%,動(dòng)力配煤基本實(shí)現精細化配煤,煤炭提質(zhì)加工比例達到80%,電力用煤占消費總量的比重達到60%。
第三,積極推廣高參數先進(jìn)發(fā)電技術(shù)和淘汰低參數小機組,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)已達到世界先進(jìn)水平,但低容量、低參數鍋爐比例偏高,影響整體煤炭發(fā)電效率。應實(shí)施煤電升級戰略,加快促進(jìn)煤炭發(fā)電行業(yè)由局部領(lǐng)先向整體節能環(huán)保轉變。以先進(jìn)高效清潔煤電技術(shù)為引領(lǐng),繼續加大超(超)臨界燃煤機組比例,合理配置調峰機組,確保高參數機組高效運行。對煤種變化較大、劣質(zhì)煤比例較高的地區,應用和推廣高參數、高可靠性,低廠(chǎng)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)規劃和建設大容量的熱電機組。到2020年,超(超)臨界燃機組比重超過(guò)40%,燃煤火電機組平均供電煤耗310gce/kWh。到2030年,超(超)臨界燃機組比重達到60%,平均供電煤耗300gce/kWh。加大對更高參數的超超臨界火電技術(shù)的研發(fā)投入,積極開(kāi)發(fā)二次再熱、600℃超超臨界機組,通過(guò)研究和開(kāi)發(fā)700℃超超臨界機組,掌握自主知識產(chǎn)權和裝備設計與制造能力,建示范電廠(chǎng)。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)和應用,應用先進(jìn)的技術(shù)對現有脫硫、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(kāi)發(fā)低成本、低耗能CCUS技術(shù),并開(kāi)展工程示范。
第四,推進(jìn)現代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展,優(yōu)化煤化工產(chǎn)業(yè)結構和發(fā)展布局,建設和培育煤基多聯(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,穩步推動(dòng)煤炭轉化發(fā)展重點(diǎn)由生產(chǎn)低附加值的傳統煤化工產(chǎn)品向以生產(chǎn)石油替代產(chǎn)品為主的現代煤化工方向轉變,多元化緩解國內石油供需矛盾。結合國內煤直接液化、煤間接液化、煤制烯烴、煤制甲烷、煤制乙二醇,煤制芳烴等現代煤化工大規模工業(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規劃。積極推進(jìn)煤化工產(chǎn)業(yè)大型化、園區化和基地化發(fā)展建設。統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)先在內蒙古、新疆、陜西等省區發(fā)展現代煤化工,嚴格限制在煤炭?jì)粽{入地區和水資源匱乏地區發(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(kāi)展單元技術(shù)示范,爭取2020年前,開(kāi)展10套左右不同路徑的煤基多聯(lián)產(chǎn)系統示范,為多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)產(chǎn)業(yè)化奠定堅實(shí)基礎。
第五,堅持輸煤輸電并舉,加快鐵路運輸通道、輸電通道建設,加強煤炭?jì)ε浠亟ㄔO,統籌優(yōu)化煤炭輸運模式。
在現有經(jīng)濟和技術(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荷中心較近,輸電有一定優(yōu)勢,應考慮輸煤輸電并舉。新疆地區實(shí)施遠期輸煤為主,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略。加快建設寧東送浙江、錫盟送江蘇、內蒙上海廟送山東等輸電通道。加快建設“西煤東運”通道和直達中南、直達華東、直達川渝等的煤炭運輸干線(xiàn)。2020年,主產(chǎn)區輸煤輸電比重由2010年7.6:1調整到3:1~5:1。按照“儲配結合,應急保障”原則,在沿江、沿河和沿運河地區,建立集倉儲、加工、物流、配送等功能于一體的煤炭?jì)ε浠?,提高煤炭應急保障能力?/p>
第六,通過(guò)倒逼機制推進(jìn)煤炭開(kāi)發(fā)利用方式轉變,加快發(fā)展重點(diǎn)耗煤行業(yè)全過(guò)程污染物控制技術(shù),全面挖掘重點(diǎn)煤耗行業(yè)技術(shù)節能潛力,強化煤炭行業(yè)節能減排。強化煤炭開(kāi)發(fā)利用中的節能減排,是實(shí)現煤炭清潔高效利用的必要手段,也是實(shí)現煤炭可持續開(kāi)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,節能是比開(kāi)發(fā)更為優(yōu)先的能源,必須倡導節能為本的理念,更加注重應用端節能。初步測算,應用端節約1噸標準煤,相當于供應端減少3噸標準煤。在煤炭消費強度高、大氣污染嚴重的區域,強化區域煤炭消費總量控制。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),深挖節能減排潛力。高度重視煤炭利用污染物控制和碳減排問(wèn)題,加強碳減排技術(shù)及其他污染控制技術(shù)開(kāi)發(fā)和應用。
第七,超前部署前沿基礎研究,積極開(kāi)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,增強煤炭科技創(chuàng )新能力。加快建立煤炭清潔高效可持續發(fā)展科技支撐體系,爭取在10至20年內使我國煤炭科技自主創(chuàng )新能力和技術(shù)裝備達到世界先進(jìn)水平。實(shí)施煤炭清潔高效開(kāi)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(kāi)發(fā)、煤炭提質(zhì)、先進(jìn)煤炭燃燒和氣化、現代煤化工、先進(jìn)輸電、煤炭污染控制、節能等一批核心技術(shù),著(zhù)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(cháng)、院士,文章是根據作者擔任主編的中國工程院咨詢(xún)研究報告《中國煤炭清潔高效可持續開(kāi)發(fā)利用戰略研究》(綜合卷)以及作者在媒體上發(fā)表的文章綜合整理而成。)