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劉吉臻

中國工程院院士

3月25日，新疆維吾爾自治區(qū)重大科技專項項目啟動會暨實施方案論證會召開。這次啟動的2個重大科技專項分別為“新疆難開采煤炭煤層氣資源高效開發(fā)技術(shù)”與“新疆煤系戰(zhàn)略性金屬礦產(chǎn)賦存分布規(guī)律與勘查關(guān)鍵技術(shù)研究”，旨在推動煤炭清潔高效利用。
 

今年的政府工作報告指出，推進能源清潔高效利用和技術(shù)研發(fā)，加快建設新型能源體系。
 

“在碳達峰碳中和目標引領(lǐng)下，大力發(fā)展新能源是實現(xiàn)未來可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢，加強煤炭清潔高效利用是兼顧低碳發(fā)展和能源安全的必然選擇。”國家能源集團黨組書記、董事長劉國躍表示，目前我國已經(jīng)建成全球清潔化程度最高、規(guī)模最大的煤電體系。
 

當前，我國能源體系面臨穩(wěn)定供應與清潔低碳轉(zhuǎn)型的雙重挑戰(zhàn)，在多種因素交織疊加的環(huán)境下，煤炭將繼續(xù)發(fā)揮能源“壓艙石”作用，煤炭清潔高效利用也將成為“雙碳”目標下必須答好的一道“必答題”。
 

煤炭產(chǎn)業(yè)已從“大老粗”走向精細化
 

中國工程院院士、中國礦業(yè)大學(北京)校長葛世榮接受科技日報記者采訪時表示，在煤炭清潔高效利用方面，我國已在諸多技術(shù)領(lǐng)域走在世界前列。在新技術(shù)的加持下，煤炭產(chǎn)業(yè)已一改此前的“大老粗”形象，正變得更加精細化、清潔化。
 

例如，不久前由國能準能集團(以下簡稱準能集團)開發(fā)的“煤基納米碳氫燃料工業(yè)化制備”和“煤基納米碳氫燃料火力發(fā)電”兩大技術(shù)體系，被中國煤炭工業(yè)協(xié)會鑒定為“國內(nèi)外首創(chuàng)，達到了國際領(lǐng)先水平”。
 

煤基納米碳氫燃料是將煤、水和少量添加劑“打碎”，細化為納米級顆粒粒度、具有較高表面活性的液態(tài)煤基特種燃料，其形態(tài)不再是固體的煤炭，而是液態(tài)的水煤漿。該特種燃料具有原料熱值低、燃料固含低、點火溫度低、燃料熱值高的“三低一高”特點，可使煤炭熱值較常規(guī)水煤漿提升10%至30%，發(fā)電煤耗降低50克/千瓦時，二氧化碳排放降低128克/千瓦時，實現(xiàn)節(jié)能、降耗、減污、增效的清潔化燃燒。
 

除了高效利用技術(shù)，葛世榮還提到，目前我國對于地下煤炭氣化的研究也在不斷取得新突破。
 

有別于傳統(tǒng)的采煤工藝，地下煤炭氣化是通過直接對地下蘊藏的煤炭進行可控燃燒，從而產(chǎn)生富含氫氣的可燃氣體，再將其輸出至地面的一種能源采集方式。煤炭地下氣化把采煤變?yōu)椴蓺?，具有安全性高、投資少、效益好、污染少等優(yōu)點。該技術(shù)可有效盤活廢棄煤炭資源，開發(fā)深部煤炭資源，實現(xiàn)高碳資源低碳開發(fā)，是煤炭清潔高效利用的創(chuàng)新嘗試。“煤炭在地下直接氣化，還能夠?qū)⒚禾吭谶@一過程中產(chǎn)生的大量二氧化碳直接封存在地下，大大降低二氧化碳排放，煤氣制氫也就不再是所謂的‘灰氫’了。”葛世榮介紹道。
 

煤炭不僅能夠作為燃料，其本身還可充當重要的化工原料。煤制油便是當下較為成熟的煤化工技術(shù)之一，我國在這一領(lǐng)域同樣走在世界前列。2022年8月，全球單體規(guī)模最大煤炭間接液化項目——國家能源集團寧夏煤業(yè)400萬噸/年煤炭間接液化示范項目通過竣工驗收，有力推動煤化工產(chǎn)業(yè)“高端化、多元化、低碳化”發(fā)展，不斷提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，對推動煤炭清潔高效利用具有重要意義。
 

煤炭清潔利用仍有較大發(fā)展空間
 

雖然我國煤炭清潔高效利用發(fā)展取得了顯著成效，但仍有較大發(fā)展?jié)摿Α?br />  

中國煤炭經(jīng)濟研究會副研究員秦容軍指出，煤炭作為燃料發(fā)電是煤炭清潔高效利用的主要領(lǐng)域，我國燃煤電廠發(fā)電煤耗由2015年的315克標準煤/千瓦時已經(jīng)降低到2022年上半年的299.8克標準煤/千瓦時。但對標目前最先進的燃煤電廠發(fā)電煤耗的270克標準煤/千瓦時，我國發(fā)電煤耗仍有提升空間。并且我國火電廠發(fā)電效率普遍低于50%，其他能源轉(zhuǎn)化效率較低也導致煤電消耗偏高，增加了污染物排放。
 

此外，秦容軍表示，以煤炭作為原料進行清潔轉(zhuǎn)化，相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)也有待進一步提升：一方面目前我國煤化工行業(yè)先進與落后產(chǎn)能并存，不同企業(yè)間的能效水平差異顯著，節(jié)能降碳改造升級潛力較大；另一方面，煤化工行業(yè)碳排放量需要進一步降低。
 

在實際產(chǎn)業(yè)應用中，受制于成本、經(jīng)營環(huán)境等因素，煤炭清潔高效利用推廣也遭遇一定阻礙。有部分煤電企業(yè)反映，由于缺少深入推進清潔化利用的相關(guān)支持政策，發(fā)電企業(yè)改造動力和積極性不足。相關(guān)部門在推進煤電清潔化利用方面存在各自為政的問題，缺少頂層設計及協(xié)同配合等問題。在當前國內(nèi)外形勢下，受煤炭供應緊缺、煤價高企、煤電價格倒掛等多重因素影響，煤電企業(yè)經(jīng)營普遍較為吃力，而煤電清潔化利用又需投入大量資金，導致企業(yè)清潔化改造意愿不強。
 

針對這些現(xiàn)象，秦容軍提出了五點建議：一是強化法律保障作用，加快修訂煤炭法，進一步優(yōu)化煤炭清潔高效利用的內(nèi)容。二是支持煤炭清潔高效利用新興技術(shù)研發(fā)和應用，加強對煤炭清潔高效利用重大關(guān)鍵技術(shù)和裝備研發(fā)統(tǒng)籌。三是制定財稅鼓勵政策，制定促進煤炭清潔高效利用的財政補貼、稅費、貸款支持等政策。四是鼓勵煤化工轉(zhuǎn)化與新能源耦合發(fā)展，對照行業(yè)能效標桿和基準水平，對現(xiàn)有化工項目開展節(jié)能降碳系統(tǒng)性改造和落后產(chǎn)能淘汰。五是加快分散用煤治理。
 

煤炭要在新型能源體系中發(fā)揮兜底保障作用
 

“長期以來，煤炭有力地支撐了我國經(jīng)濟社會發(fā)展，但我們希望未來能夠更加清潔高效地利用煤炭。”談到煤炭在新型能源體系中的角色時，中國工程院院士劉吉臻強調(diào)，建設新型能源體系應嚴格遵循“先立后破”的發(fā)展路徑，在能源結(jié)構(gòu)尚未完全轉(zhuǎn)型前，煤炭在能源體系中的作用依然是不可替代的。
 

劉吉臻表示，未來煤炭產(chǎn)業(yè)應進一步加快與新能源的深度融合，例如在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮更大作用。2022年我國風電、光伏發(fā)電新增裝機超過1.2億千瓦，非化石能源發(fā)電裝機突破12億千瓦，歷史性超過煤電機組，風電、光伏、生物質(zhì)一年的發(fā)電量合計超過1萬億千瓦時。
 

以風電、光伏為代表的新能源發(fā)電量不斷攀升，在促進能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的同時也給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來了較大挑戰(zhàn)，煤炭在電網(wǎng)調(diào)峰中的重要作用得到進一步凸顯。劉吉臻對此有個形象的比喻，他認為當下新能源就像還沒長大成熟的孩子，性格陰晴不定，當“孩子”調(diào)皮時便會給電網(wǎng)帶來麻煩，此時就需要煤電充當“哥哥”的角色，帶著新能源一起成長。“比如在新能源發(fā)電不穩(wěn)定的時候，煤炭作為‘哥哥’就要立即補上，進行兜底保障。”劉吉臻提出新型能源體系建設應遵循多元互補、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動、靈活智能的發(fā)展路徑，甚至在未來實現(xiàn)荷隨源動。
 

新型能源體系建設離不開先進裝備、創(chuàng)新技術(shù)的有力支撐。在煤炭開采階段，各種自動化、智能化設備近年來也取得了飛速發(fā)展。如在不久前，葛世榮參與現(xiàn)場驗收的國家能源集團準格爾露天煤礦順利通過國家首批智能化示范煤礦驗收。借助人工智能、5G、智能終端等先進技術(shù)，該煤礦形成了“用人最少、用時最短、效率最高、安全最好、質(zhì)量最佳”的建設成果，鉆、爆、采、運、排工藝全面實現(xiàn)智能化。“智能化將是煤礦產(chǎn)業(yè)重要的發(fā)展方向之一，相關(guān)成套裝備、關(guān)鍵技術(shù)我國已實現(xiàn)自主研發(fā)制造，未來將有更大的發(fā)展空間。”葛世榮說道。