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    謝克昌:“煤炭革命”的核心是清潔利用

    2016-12-16 14:25:38 admin 65

    我國能源稟賦的特點是“富煤缺油少氣”,煤炭生產、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展,但煤炭的地位并沒有減弱。英國石油公司《世界能源統計年鑒》表明,過去10年煤炭是世界上發展最快的一次化石能源,其消費比例從2004年的27.2%增長至2013年的30.1%。第22屆世界能源大會認為,2050年化石能源仍是世界能源構成的基礎。

    能源生產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,促進供應體系的多元化,并通過技術革命、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”。后煤炭時代尚早,“去煤化”不可取。在“低碳經濟”背景下,我國能源發展方式不能簡單模仿國外經驗,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權的煤炭清潔高效技術和產業,贏得主動權。

    從現實和發展的角度看,煤炭開發利用涉及開發戰略布局、開發總量控制、低品質煤開發利用、輸煤輸電協調發展、燃燒與氣化技術路線、先進燃煤發電發展方向、現代煤化工發展、煤基多聯產系統發展方向、高耗能行業節能、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業鏈。

    “煤炭革命”的核心在于整體推進煤炭在全行業、全產業鏈的清潔利用,推進煤炭生產由“以需定產”向“科學開發方式”轉變,推進煤炭粗放供應向對口消費轉變,推進燃煤發電局部領先向整體節能環保轉變,推進傳統煤化工向現代煤化工轉變,推進長距離輸煤輸電獨立發展向協同發展優化輸配轉變,逐步實現煤炭開發利用方式的清潔化、高效化,全面提高煤炭可持續發展能力,實現煤炭開發利用與社會、經濟、資源、環境協調發展。如何實現煤炭的清潔高效可持續開發利用?

    煤炭的科學開發應放在首要位置,這需要強化科學產能建設,優化科學產能布局,大力發展安全、高效、綠色開采技術與裝備,推進重點區域科學發展。按照“符合標準準予開采,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、安全方向發展。保持現有1/3達到科學產能標準的礦井,新增產能嚴格按照科學產能標準開工建設;改造1/3未達標礦井,逐步淘汰1/3落后和不可改造產能。到2020年,科學產能達到32億噸,比重達到70%。到2030年,科學產能達到39億噸,比重達到85%。

    按照“保護與減輕東部,穩定開發中部,加快開發西部”原則,大幅增加晉陜蒙寧甘區科學產能,推進新青區煤炭科學開發,加快東北區中小煤礦整合改造,推進華南區煤炭安全開發。晉陜蒙寧甘區要探索厚煤層安全高效開采技術、工作面信息化和智能化技術的試驗應用,新青區探索特厚煤層安全高效井工開采技術、大型露天煤礦開采技術與裝備的應用,華東區、東北區和華南區重點加強煤層氣抽采利用、薄煤層綜采、煤礦深部開采等技術的研究開發和推廣應用。

    統籌考慮煤炭資源、水資源、環境條件等因素,加強煤炭產業基地建設。在寧夏寧東、內蒙古鄂爾多斯和陜西榆林“能源金三角”地區,穩步推進大型煤炭基地、火電基地和煤化工產業基地建設。在新疆地區,加快煤炭科學開發,優先發展煤制油、煤制烯烴等高載能產品為目標的煤炭深加工。在西南地區,大力推進煤炭安全開發,實施保護性限采措施,控制煤化工項目,推進基地化發展。

    其次,推進煤炭全面洗選,加快低品質煤提質利用,提高煤炭潔配度水平,全面提高煤炭供應質量。入選1億噸原煤,可減少SO2排放量100萬噸~150萬噸;發電用煤灰分每降低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1500萬噸~3750萬噸。按照潔配度即煤炭質量和滿足用煤設備煤質要求的程度測算,每億噸標準煤潔配度提高1個百分點,年可節約17萬噸標準煤,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60%。應調整優化煤炭消費結構,提高煤炭潔配度水平,實現煤炭清潔高效利用。2020年,商品煤潔配度達到42%,動力煤入選率達到70%,煤炭提質加工比例達到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%,動力配煤基本實現精細化配煤,煤炭提質加工比例達到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發電技術和淘汰低參數小機組,推進清潔高效煤炭發電技術研發和工程示范,加快發展煤炭發電污染控制技術和溫室氣體減排技術,整體提升煤炭發電水平。

    中國超(超)臨界和循環流化床等先進燃煤發電技術已達到世界先進水平,但低容量、低參數鍋爐比例偏高,影響整體煤炭發電效率。應實施煤電升級戰略,加快促進煤炭發電行業由局部領先向整體節能環保轉變。以先進高效清潔煤電技術為引領,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、劣質煤比例較高的地區,應用和推廣高參數、高可靠性,低廠用電率和超低排放的超臨界循環流化床鍋爐。積極推廣熱電聯產,科學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的研發投入,積極開發二次再熱、600℃超超臨界機組,通過研究和開發700℃超超臨界機組,掌握自主知識產權和裝備設計與制造能力,建示范電廠。積極推進資源化環保技術和多種污染物聯合處理新技術的研發和應用,應用先進的技術對現有脫硫、脫硝、除塵裝置進行改造。發展富氧燃燒和大型煤氣化技術,為煤電二氧化碳減排提供技術保障。開發低成本、低耗能CCUS技術,并開展工程示范。

    第四,推進現代煤化工產業發展,優化煤化工產業結構和發展布局,建設和培育煤基多聯產相關產業,有序推進煤炭轉化升級。按照“自主創新,重點突破,合理布局,多元發展”的原則,穩步推動煤炭轉化發展重點由生產低附加值的傳統煤化工產品向以生產石油替代產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化示范成果,制定以煤炭生產基地為依托的國家層面的大型煤化工示范園區規劃。積極推進煤化工產業大型化、園區化和基地化發展建設。統籌考慮煤炭探明儲量、儲采比、自給率、水和環境容量等因素,優先在內蒙古、新疆、陜西等省區發展現代煤化工,嚴格限制在煤炭凈調入地區和水資源匱乏地區發展煤化工。創新和優化煤基多聯產單元技術和集成技術,開展單元技術示范,爭取2020年前,開展10套左右不同路徑的煤基多聯產系統示范,為多聯產技術產業化奠定堅實基礎。

    第五,堅持輸煤輸電并舉,加快鐵路運輸通道、輸電通道建設,加強煤炭儲配基地建設,統籌優化煤炭輸運模式。

    在現有經濟和技術水平條件下,輸煤輸電綜合平衡點在1800千米~2000千米左右,要按照輸送能效、成本、能源流向、環境、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,輸電有一定優勢,應考慮輸煤輸電并舉。新疆地區實施遠期輸煤為主,近期輸煤輸電并舉,輸送煤制化學品、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。2020年,主產區輸煤輸電比重由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儲配基地,提高煤炭應急保障能力。

    第六,通過倒逼機制推進煤炭開發利用方式轉變,加快發展重點耗煤行業全過程污染物控制技術,全面挖掘重點煤耗行業技術節能潛力,強化煤炭行業節能減排。強化煤炭開發利用中的節能減排,是實現煤炭清潔高效利用的必要手段,也是實現煤炭可持續開發利用的重要保障。我國單位能源產出效率與世界平均水平還有較大差距,節能是比開發更為優先的能源,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。積極推進電力、鋼鐵、建材、化工、有色金屬、造紙和紡織等高煤耗行業的低成本、低能耗和低排放生產,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題,加強碳減排技術及其他污染控制技術開發和應用。

    第七,超前部署前沿基礎研究,積極開展關鍵技術攻關和重要裝備研發和核心技術工程示范,增強煤炭科技創新能力。加快建立煤炭清潔高效可持續發展科技支撐體系,爭取在10至20年內使我國煤炭科技自主創新能力和技術裝備達到世界先進水平。實施煤炭清潔高效開發利用重大工程,重點突破煤炭資源勘查、安全高效綠色開發、煤炭提質、先進煤炭燃燒和氣化、現代煤化工、先進輸電、煤炭污染控制、節能等一批核心技術,著力突破一批重大成套裝備。積極跟蹤世界煤炭技術進展,大力加強國際煤炭技術合作交流,促進創新技術的集成優化。

    (作者為中國工程院副院長、院士,文章是根據作者擔任主編的中國工程院咨詢研究報告《中國煤炭清潔高效可持續開發利用戰略研究》(綜合卷)以及作者在媒體上發表的文章綜合整理而成。)

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