煤炭如何做“減法”

9月3日，國務(wù)院總理李克強以視頻形式出席了2021年太原能源低碳發(fā)展論壇開幕式，發(fā)表主旨演講并宣布論壇開幕。

李克強指出，我們將堅持實施能源安全新戰(zhàn)略，推進(jìn)能源消費、供給、技術(shù)、體制革命，全方位加強國際合作，切實推進(jìn)能源轉(zhuǎn)型。在做好宏觀政策跨周期調(diào)節(jié)的同時，加快推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級，一手做“減法”，嚴(yán)控高耗能、高排放行業(yè)產(chǎn)能規(guī)模;一手做“加法”，大力發(fā)展節(jié)能環(huán)保產(chǎn)業(yè)，為世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇注入新動力。

那么，“雙碳”目標(biāo)下，煤炭行業(yè)的路要怎么走?如何優(yōu)化存量、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、提高利用率，將成為我國煤炭行業(yè)面臨的又一道減法題。

“雙碳”目標(biāo)下，煤炭行業(yè)將在我國的碳減排任務(wù)中肩負(fù)更大的責(zé)任。

但“減煤”不是“去煤”。

目前，我國能源行業(yè)的二氧化碳排放量占全部溫室氣體總排放量的73%。根據(jù)煤炭工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2020年，煤炭在我國一次能源消費中的占比為56.8%，盡管較“十三五”初期的62%有明顯下降，但占比仍然過半。

“雖然減碳是大趨勢，但在相當(dāng)長時間內(nèi)，煤炭依然是我國的主體能源、支柱能源。這個認(rèn)識要到位。”今年全國“兩會”期間，全國政協(xié)委員、中國科學(xué)院院士何滿潮表示。

以湖南省為例，一直以來，湖南作為水電大省，其在電源端水電與火電的裝機容量比例大致相當(dāng)。根據(jù)湖南省發(fā)改委的數(shù)據(jù)，截至2020年年底，湖南省電力總裝機容量達(dá)4864萬千瓦，其中火電裝機2200多萬千瓦，僅占45%左右，水電和新能源裝機占比則超過50%。就是這樣一個電源結(jié)構(gòu)符合未來預(yù)期的省份，卻在去年年底出現(xiàn)了罕見的“拉閘限電”情況。

盡管這次“拉閘限電”屬于偶發(fā)事件，即由工業(yè)生產(chǎn)高速增長和低溫寒流疊加導(dǎo)致電力需求超預(yù)期高速增長。但針對類似情況，國家發(fā)改委和能源局給出的四條解決辦法中，有三條和煤炭相關(guān)，其中一條便是：進(jìn)一步多渠道增加電煤供應(yīng)。

中國煤炭工業(yè)協(xié)會發(fā)布的《煤炭工業(yè)“十四五”結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)意見》明確指出，我國仍處于工業(yè)化快速發(fā)展階段，能源消費增幅回落，總量還將增加，綜合考慮我國油氣資源進(jìn)口與國際經(jīng)濟(jì)、地緣政治等復(fù)雜關(guān)系，煤炭在我國能源安全穩(wěn)定供應(yīng)中的兜底保障作用依然無可替代。

一邊是“2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放將比2005年下降65%以上，非化石能源占一次能源消費的比重將達(dá)到25%左右”的減排承諾;另一邊是仍需要煤炭作為重要的支撐能源助力我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤炭行業(yè)應(yīng)如何做好“減法”，才能將碳減排做到既快又穩(wěn)?

增量時代，為何減?

其實，這不是煤炭行業(yè)第一次做“減法”。從“十二五”到“十三五”的十年間，我國煤炭行業(yè)曾經(jīng)歷了兩輪不同層面的去產(chǎn)能。

受國內(nèi)經(jīng)濟(jì)增速下滑、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整等因素影響，在經(jīng)歷了十年的“黃金發(fā)展期”后，我國煤炭需求在2012年開始大幅下降，供求關(guān)系嚴(yán)重失衡，導(dǎo)致煤炭企業(yè)效益普遍下滑，市場競爭秩序出現(xiàn)混亂。

為扭轉(zhuǎn)這一局面，2014年，國家發(fā)改委出臺了《關(guān)于遏制煤礦超能力生產(chǎn)規(guī)范企業(yè)生產(chǎn)行為的通知》，明確指出，對于存量產(chǎn)能，各省級煤炭行業(yè)管理部門要對所有合法生產(chǎn)煤礦的生產(chǎn)能力進(jìn)行建檔登記，煤礦年度原煤產(chǎn)量不得超過登記公布的生產(chǎn)能力;對于在建礦井，要求所有未經(jīng)核準(zhǔn)但已建成并組織生產(chǎn)的煤礦，一律停產(chǎn);所有未取得采礦許可證和安全生產(chǎn)許可證的煤礦，不得投入生產(chǎn)。

然而，上述要求并沒有遏制住煤炭行業(yè)的產(chǎn)能過剩。

根據(jù)中國煤炭工業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)，2015年年底，全國煤礦數(shù)量為1.08萬處，其中年產(chǎn)120萬噸以上的大型煤礦1050處，比2010年增加400處，產(chǎn)量比重從58%上升到68%。在生產(chǎn)能力快速增長的同時，煤炭消費需求明顯放緩，導(dǎo)致煤炭價格從2011年的最高點860元/噸，跌至2015年年底的370元/噸。國家統(tǒng)計局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2015年前11個月，全國規(guī)模以上煤炭企業(yè)主營業(yè)務(wù)收入同比下降14.6%，利潤同比下降61.2%，行業(yè)虧損面高達(dá)90%以上。

與此同時，另一個前所未有的民生話題——治霾，開始頻現(xiàn)報端。

經(jīng)過多方測算，煤炭再次成為眾矢之的。根據(jù)清華大學(xué)等單位的研究，燃煤取暖成為北方地區(qū)霧霾形成的主要原因之一，民用側(cè)燃煤取暖對霧霾的貢獻(xiàn)率接近50%。

以霧霾天氣最為嚴(yán)重的京津冀及周邊6省市為例，這些地區(qū)的國土面積僅占全國的7.2%，卻消耗了全國33%的煤炭。于是煤炭行業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和調(diào)整成為“治霾”的突破口，北方地區(qū)的“煤改電”、“煤改氣”、煤電廠超低排放和節(jié)能改造以及10蒸噸及以下燃煤小鍋爐清零工作開始提上日程。

因此，不論是產(chǎn)業(yè)層面，還是民生層面，“減煤”都迫在眉睫。

2016年2月，國務(wù)院下發(fā)了《關(guān)于煤炭行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》(以下簡稱《意見》)。《意見》提出，自2016年起，我國煤炭行業(yè)要嚴(yán)格控制新增產(chǎn)能;加快淘汰落后產(chǎn)能和其他不符合產(chǎn)業(yè)政策的產(chǎn)能，有序退出過剩產(chǎn)能;從2016年開始，用3至5年的時間，再退出產(chǎn)能5億噸左右、減量重組5億噸左右，較大幅度壓縮煤炭產(chǎn)能，適度減少煤礦數(shù)量。

《意見》的頒布正式拉開了我國煤炭行業(yè)供給側(cè)改革的大幕。

截至2020年年底，我國累計退出煤礦約5500處，退出落后煤炭產(chǎn)能10億噸/年以上，超額完成《意見》中提出的目標(biāo)。

存量時代，如何減?

經(jīng)過大刀闊斧地“去產(chǎn)能”，5500處煤礦退出后，存量時代里煤炭行業(yè)由減“增量”所帶來的“去產(chǎn)能”空間將越來越小，煤炭行業(yè)迎來了 “內(nèi)卷”。

未來，“雙碳”目標(biāo)下，如何優(yōu)化存量、轉(zhuǎn)變生產(chǎn)方式、提高利用率，成為我國煤炭行業(yè)將要面臨的又一道減法題。

那么，誰來減?如何減?

首先，作為煤炭消費的主力軍，煤電部門的碳減排工作是我國二氧化碳減排繞不開的話題，也是“雙碳”目標(biāo)能否實現(xiàn)的關(guān)鍵。

一直以來，我國存在煤電利用小時數(shù)持續(xù)降低、規(guī)劃和在建煤電項目規(guī)模較大、違規(guī)建設(shè)等問題。因此，推進(jìn)煤電供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革、化解煤電產(chǎn)能過剩、提升煤電發(fā)電效率是實現(xiàn)煤電部門碳減排的重要途徑。

華北電力大學(xué)經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院教授袁家海指出，“十三五”期間，為有效化解煤電產(chǎn)能過剩的風(fēng)險，一方面，通過加快淘汰落后產(chǎn)能，嚴(yán)控新增煤電規(guī)模;另一方面，推動煤電產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，煤電裝機技術(shù)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，煤電發(fā)電效率得到大幅提升。

截至2020年年底，我國60萬千瓦級以上高效煤電機組容量為5.36億千瓦，占比較2015年提升2.6個百分點，10萬千瓦級以下小機組容量為0.5億千瓦，占比較2015年降低0.5個百分點;通過積極推進(jìn)煤電超低排放和節(jié)能改造，截至2020年年底，我國完成超低排放節(jié)能改造煤電機組裝機容量達(dá)9.5億千瓦，約占煤電總裝機容量的89%。得力于技術(shù)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和節(jié)能改造的深入，2020年平均供電煤耗降至305.5克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時，較2015年下降3個百分點。

“此外，過去五年中，可再生能源的蓬勃發(fā)展，對燃煤發(fā)電增量電量形成有效替代，也加速推動了電力清潔低碳轉(zhuǎn)型。”袁家海表示。

“十三五”期間，我國風(fēng)電、光伏迎來“井噴式”發(fā)展。截至2020年年底，風(fēng)電、光伏裝機總?cè)萘窟_(dá)到5.4億千瓦;棄風(fēng)棄光問題得到顯著改善，2020年棄風(fēng)棄光率降至3%，較2015年下降11.6個百分點，可再生能源得到布局優(yōu)化和提質(zhì)增效。2020年可再生能源發(fā)電量達(dá)到2.2萬億千瓦時，較2015年增長8191億千瓦時，可再生能源新增發(fā)電量占新增電力需求的44.8%。

根據(jù)中電聯(lián)的統(tǒng)計，從2006年到2020年，通過發(fā)展非化石能源、降低供電煤耗和線損率等措施，電力行業(yè)累計減少二氧化碳排放約185.3 億噸。其中，非化石能源發(fā)展貢獻(xiàn)率為62%，供電煤耗降低對電力行業(yè)二氧化碳減排貢獻(xiàn)率為36%，降低線損的二氧化碳減排貢獻(xiàn)率為2.6%。

不過，袁家海也指出，未來電氣化的普及或?qū)⑦M(jìn)一步推動電力需求增長。

“十三五”期間，我國累計實現(xiàn)電能替代電量7955億千瓦時，僅2020年一年的替代電量就超過2171億千瓦時。

“電能替代有利于通過清潔電力替代其他終端環(huán)節(jié)的煤炭消費，減少污染物排放。但是，電能替代雖然提升了終端用能結(jié)構(gòu)的清潔化水平，但超預(yù)期的替代規(guī)模也為煤電繼續(xù)發(fā)展提供了適宜空間。并且，從整個能源利用流程來看并未實現(xiàn)徹底的清潔化，未來應(yīng)加強清潔電力驅(qū)動的電能替代，實現(xiàn)減排與控碳的統(tǒng)一。”袁家海表示，“未來煤電調(diào)控仍有如下幾個問題亟待解決，例如跨區(qū)輸電通道利用率不足、新能源消納依舊存在省間壁壘、短時尖峰電力供應(yīng)短缺等。”

其次，如果說嚴(yán)控煤電是從煤炭消費端入手進(jìn)行碳排放的“節(jié)流”，那么作為煤炭供給端的煤礦企業(yè)則需要從源頭入手，嚴(yán)控二氧化碳的排放。

中國工程院院士王國法指出，通過改善煤炭開發(fā)利用工藝、技術(shù)和系統(tǒng)性管理，可提高煤炭資源的開發(fā)利用效率，減少煤炭用量，這本身就是碳減排，而且比碳捕集和封存的減排量更大、更具經(jīng)濟(jì)性。

“提高煤炭利用效率和系統(tǒng)節(jié)能等措施，對2030年溫室氣體減排量的貢獻(xiàn)將達(dá)到50%以上。”王國法表示。

因此，人工智能、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、機器人、智能裝備等與現(xiàn)代煤炭開發(fā)利用深度融合的智能煤礦，不僅可以提升煤礦安全生產(chǎn)水平，還可以提高煤炭的開采水平和速度，減少開采過程中不必要的能源消耗。

中國能源研究會高級研究員?？撕橐脖硎荆\用數(shù)字技術(shù)實現(xiàn)智能化開采是未來煤炭企業(yè)轉(zhuǎn)型升級、綠色發(fā)展的必由之路。

2019年6月，中國移動與陽煤集團(tuán)、華為公司聯(lián)手打造了我國首座5G智慧煤礦——新元煤礦。據(jù)悉新元煤礦中部署了147個5G基站，并擁有目前國內(nèi)地下最深的5G網(wǎng)，即井下534米“超千兆上行”煤礦5G專用網(wǎng)，實現(xiàn)了煤礦智慧化管理，例如礦井無人化、自動化、可視化運行等。

今年2月9日，山西省與華為公司共建的智能礦山創(chuàng)新實驗室揭牌及簽約儀式在太原舉行。華為技術(shù)有限公司創(chuàng)始人、CEO任正非在揭牌儀式上表示，智能礦山技術(shù)可以幫助煤炭行業(yè)實現(xiàn)“少人、無人、安全、高效”，讓智能化采煤工作面減人60%，井工煤礦單班入井人數(shù)減少10%～20%，不僅可以解決煤礦高效生產(chǎn)和安全生產(chǎn)的問題，讓煤礦工人可以“穿西裝打領(lǐng)帶”地工作，還可能帶動山西煤礦機械的發(fā)展。

目前，我國已有不少煤礦開始嘗試智能化轉(zhuǎn)型。

截至2020年年底，我國已建成400多個智能化煤礦采掘工作面，采煤、鉆錨、巡檢等19種煤礦機器人在井下實施應(yīng)用。隨著煤礦數(shù)字化、智能化、綠色化轉(zhuǎn)型，我國煤礦安全生產(chǎn)形勢持續(xù)穩(wěn)定好轉(zhuǎn)，生產(chǎn)效率明顯提高，全國煤礦年人均工效由925噸提高到2600噸以上，增幅達(dá)181%。

去年12月，國家能源局、國家煤礦安全監(jiān)察局公布了我國首批71家進(jìn)入國家智能化示范煤礦建設(shè)的單位名單，預(yù)計到“十四五”末，我國智能化生產(chǎn)煤礦數(shù)量將在1000處以上。

其實，除了煤電企業(yè)和煤炭企業(yè)外，我國還有約12%的煤炭消費用于石油及煤化工企業(yè)。

相較將煤炭用作燃料，燃燒后產(chǎn)生大量的二氧化碳和其他污染物直接排放到空氣中，近幾年，煤化工企業(yè)則嘗試把煤炭變成材料，力圖通過將碳“鎖”在煤制品中，達(dá)到碳減排的目的。

不過，中國工程院院士、清華大學(xué)化工科學(xué)與技術(shù)研究院院長金涌指出，我國雖然有技術(shù)將煤炭從燃料變成材料，但煤化工仍屬于高碳排放行業(yè)，在生產(chǎn)過程中不僅會產(chǎn)生大量的二氧化碳，同時還會消耗大量的水，造成資源的浪費。

“未來，煤化工要走高附加值的產(chǎn)品路徑，在將煤炭變成材料的同時盡量少排或不排二氧化碳。目前，煤炭分質(zhì)利用技術(shù)便是一個很好的嘗試。”金涌表示。

所謂煤炭分質(zhì)利用也叫“煤炭分質(zhì)清潔高效轉(zhuǎn)化利用”，即通過中低溫?zé)峤饧夹g(shù)對煤炭進(jìn)行分質(zhì)，將煤熱解成氣、液、固三類物質(zhì)，然后根據(jù)各類熱解產(chǎn)物的物理化學(xué)性質(zhì)有區(qū)別地進(jìn)行利用，力求通過對熱解產(chǎn)物“吃干榨盡”，達(dá)到資源利用率最高的目的。

《2020 煤炭行業(yè)發(fā)展年度報告》也明確指出，“十四五”期間，我國要繼續(xù)推進(jìn)煤炭清潔高效利用，支持煤炭分質(zhì)分級梯級利用，從源頭上控制污染物排放，提高煤炭資源綜合利用效率和價值。

自古以來，煤炭就是重要的燃料，作為最早利用煤炭的國家，我國在《漢書?地理志》中便有“豫章郡出石，可燃為薪”的記載。

跨過千年時間，盡管滄海桑田，但自新中國成立以來，煤炭這一古老的能源一直為我國的現(xiàn)代化建設(shè)貢獻(xiàn)著巨大力量。

2021 年是開啟全面建設(shè)社會主義現(xiàn)代化國家新征程的起步之年，“雙碳”時代下，盡管不少老舊煤礦已經(jīng)或即將退出，但如何發(fā)揮煤炭的存量優(yōu)勢，發(fā)揮老礦區(qū)土地、廠房、資源等優(yōu)勢，培育發(fā)展新產(chǎn)業(yè)、新產(chǎn)品、新業(yè)態(tài)，推動老礦區(qū)及企業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，將是煤炭這一能源“老兵”肩負(fù)的更大使命。