我國煤炭發(fā)展未來三級版圖構(gòu)思

綠色安全開發(fā)、清潔低碳利用、多元協(xié)同發(fā)展是我國煤炭發(fā)展的戰(zhàn)略方向，未來幾十年，我國煤炭的發(fā)展將緊緊圍繞以上三個方面，實現(xiàn)高質(zhì)量和跨越式發(fā)展。以上三個方向的努力可以相輔相成，互為支撐，齊頭并進，但在不同階段，也應(yīng)有所側(cè)重，重點突破。如果我們按時間先后，把煤炭發(fā)展下一個十年即2020-2030年定義為煤炭3.0版、2030-2040年階段定義為煤炭4.0版，2040-2050年階段定義為煤炭5.0版的話。煤炭3.0版則可主要以綠色生態(tài)開采、煤炭加工利用提質(zhì)提效減排、實現(xiàn)降污減排為主;煤炭4.0版重點以智能化開采、煤炭加工利用技術(shù)產(chǎn)業(yè)融合、煤基清潔能源綜合利用，實現(xiàn)超低損害與超低排放為主;煤炭5.0版以集中體現(xiàn)煤礦區(qū)資源地上地下一體化開采、加工、利用，煤基清潔能源多元協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)“近零”損害與“近零”排放為主。因此，各階段版本的戰(zhàn)略目標與技術(shù)路徑將有以下幾個方面的特點。

煤炭3.0版的戰(zhàn)略目標是盡快實現(xiàn)煤炭工業(yè)產(chǎn)業(yè)升級，減員增效，節(jié)能減排，完成煤炭綠色開發(fā)利用技術(shù)升級與推廣，重點解決燃煤清潔化和污染排放問題，全面推廣和運用煤炭加工利用的低碳減排技術(shù)，最大程度減少和消除煤炭開采及利用過程中的環(huán)境負效應(yīng)，徹底擺脫高污染、高排放的開發(fā)利用模式。其主要特征是通過技術(shù)推廣與產(chǎn)業(yè)升級，建成較低生態(tài)損害、較低排放標準的煤炭綠色開發(fā)利用體系，煤炭開采向井下減員和自動化信息化控制方向邁進，全面實施綠色生態(tài)的充填開采、保水開采，確保礦區(qū)地表生態(tài)修復(fù)。開展不同煤質(zhì)和煤層特征的智能化開采示范與先進煤化工加工示范，完成高效燃煤技術(shù)不斷升級換代，實現(xiàn)煤炭加工利用的較低排放。3.0版的綠色開采技術(shù)包括礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)及空間綜合利用技術(shù)、充填開采、保水開采、地表生態(tài)修復(fù)等技術(shù);煤炭加工利用技術(shù)包括新一代智能新型煤基發(fā)電技術(shù)、新一代低能耗二氧化碳捕集技術(shù)、煤化工合成氣的高效變換技術(shù)和凈化技術(shù)、超超臨界燃煤發(fā)電及IGCC技術(shù)、煤炭分級利用、廢棄物處理技術(shù)、礦區(qū)綠色植保生態(tài)修復(fù)技術(shù)等。

煤炭4.0版的戰(zhàn)略目標是基本實現(xiàn)煤炭智能化開采、延長產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)煤炭加工利用的多產(chǎn)業(yè)跨界融合發(fā)展，建成超低生態(tài)損害、超低排放、智能化的煤炭開發(fā)利用體系，實現(xiàn)煤炭加工與發(fā)電超低污染排放。其主要特征是通過技術(shù)突破，建成超低生態(tài)損害、超低排放、智能化的煤炭開發(fā)利用體系，全面實現(xiàn)井下少人智能化開采，煤炭加工利用突破跨界融合產(chǎn)業(yè)發(fā)展，延長煤炭產(chǎn)業(yè)鏈，清潔煤化工加工與先進燃煤技術(shù)廣泛應(yīng)用。開展不同煤質(zhì)和煤層特征的礦區(qū)資源一體化協(xié)同開采示范，完成煤基清潔能源多元化綜合利用，煤炭加工利用全面實現(xiàn)超低排放。4.0版的煤炭智能開采技術(shù)包括“透明礦井”地質(zhì)全信息可視化、深地鉆探與精確制導(dǎo)技術(shù)、煤炭開發(fā)與人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備深度融合技術(shù);煤炭加工利用技術(shù)包括高靈活性燃煤發(fā)電技術(shù)、煤與可再生能源耦合發(fā)電技術(shù)、清潔轉(zhuǎn)化制取高附加值化工品、新型煤炭催化氣化和加氫氣化技術(shù)、煤炭溫和液化技術(shù)、煤轉(zhuǎn)化與可再生能源耦合制氫技術(shù)、高效低成本多污染物聯(lián)合脫除技術(shù)、低成本二氧化碳礦物轉(zhuǎn)化、固定和利用技術(shù)、多污染物聯(lián)合脫除等常規(guī)污染物和碳控制技術(shù)等。

煤炭5.0版的戰(zhàn)略目標是實現(xiàn)對煤炭資源采選、冶煉、充填、發(fā)電、制氣的最優(yōu)化的一體化開發(fā)和加工利用，煤炭加工利用過程碳捕集利用與“零碳”技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)煤炭加工利用污染物和二氧化碳近零排放。其主要特征是通過對礦區(qū)地上、地下資源一體化開采技術(shù)的推廣應(yīng)用，建成近零排放的煤基多元、開放、協(xié)同開發(fā)利用的清潔能源生產(chǎn)供應(yīng)基地。全面實現(xiàn)井下無人智能化開采，煤炭工業(yè)進入井下無人、地上無煤時代，基本實現(xiàn)對煤礦資源采、選、冶、充、電、氣的原位、實時和一體化開發(fā)，顛覆傳統(tǒng)的固體資源開發(fā)的開采模式、運輸模式和利用模式，同時碳捕集利用技術(shù)和“零碳”技術(shù)廣泛應(yīng)用，實現(xiàn)煤基能源與其他資源多元協(xié)同一體化協(xié)同發(fā)展，煤炭加工利用實現(xiàn)近零排放。5.0版開采技術(shù)包括基于機器深度學(xué)習(xí)的大數(shù)據(jù)處理技術(shù)及分布式控制平臺、互聯(lián)網(wǎng)+、井下機器人技術(shù)，礦井固、液、氣混合高壓流體負壓抽采、煤炭地下氣化裝備集成控制、井下煤炭開采與流態(tài)轉(zhuǎn)化(制氣、制油、發(fā)電)遠程智能化控制，礦井“煤-水-氣-熱”多資源耦合伴生物共采一體化開發(fā)技術(shù)，煤與可再生能源耦合發(fā)電、制氫技術(shù)等;煤炭加工利用技術(shù)包括先進的基于富氧燃燒的超臨界發(fā)電技術(shù)、磁流體發(fā)電聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)、煤炭新型燃燒和轉(zhuǎn)化以及與其他能源的耦合開發(fā)技術(shù)，高靈活性智慧能源多能互補和協(xié)同供應(yīng)技術(shù)、礦區(qū)供能網(wǎng)絡(luò)、能源交換能源存儲技術(shù)、二氧化碳安全可靠的封存與監(jiān)測及運輸技術(shù)、多污染物(SO2、NOx、Hg等)一體化脫除技術(shù)、及其關(guān)鍵裝置設(shè)計與制造技術(shù)等。

(作者系中國宏觀經(jīng)濟研究院，國家發(fā)展和改革委員會能源研究所研究員)