謝和平院士：煤炭行業(yè)碳中和發(fā)展戰(zhàn)略與科技創(chuàng)新路徑

在近日召開的2021中國國際煤炭發(fā)展高峰論壇——“雙碳”目標下煤炭工業(yè)的發(fā)展路徑與展望主論壇上，中國工程院院士，深圳大學(xué)特聘教授，四川大學(xué)教授、原校長，教育部科學(xué)技術(shù)委員會主任謝和平通過視頻方式作了題為《煤炭行業(yè)碳中和發(fā)展戰(zhàn)略與科技創(chuàng)新路徑》的主題報告。

后“碳中和”時期我國仍需煤炭

《報告》認為，發(fā)達國家發(fā)展歷程表明，碳達峰后能源消費基本保持穩(wěn)定，化石能源消費也并未大幅度下降，現(xiàn)代化進程仍需化石能源?；谖覈?ldquo;雙碳”目標戰(zhàn)略，考慮新能源最大化發(fā)展，預(yù)計2025年煤炭需求40億噸左右，占比約52%;到2060年中國完全實現(xiàn)了碳中和后，仍需要煤炭作為電力調(diào)峰、還原劑以及保障油氣供應(yīng)安全,預(yù)計煤炭需求量12-15億噸。其中，2021-2030年煤炭作為基礎(chǔ)能源需求量在35-45億噸，2031-2050年煤炭作為保障能源需求量在25-35億噸，2051-2060年煤炭作為支撐能源需求量在15-25億噸，2060年碳中和后煤炭作為應(yīng)急儲備能源需求量在12-15億噸。

《報告》指出，到2020年煤炭產(chǎn)能中僅有25.92億噸符合安全綠色低碳的科學(xué)產(chǎn)能，占比71%。要確保碳中和過程中煤炭高質(zhì)量供應(yīng)，未來20年應(yīng)確保煤炭產(chǎn)能35億噸/年左右，其中科學(xué)產(chǎn)能占比90%以上;到2035年后，科學(xué)產(chǎn)能占比100%。全面淘汰落后產(chǎn)能，仍需大力發(fā)展綠色低碳高效安全的煤炭開采技術(shù)。調(diào)研表明，我國煤炭資源開發(fā)存在開發(fā)不充分、探明資源不足等問題，現(xiàn)有資源量和技術(shù)水平很難支撐碳達峰碳中和的煤炭需求。

“碳中和”目標下煤炭行業(yè)挑戰(zhàn)和機遇并存

《報告》表示，碳中和目標下，煤炭行業(yè)面臨“三大挑戰(zhàn)”。一是煤炭消費減量導(dǎo)致煤炭行業(yè)發(fā)展空間受限，低成本 CCS/CCUS技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用前,煤炭利用經(jīng)濟性隨碳價格升高而降低，煤炭消費將由增量下降到存量減少。二是新能源大比例接入要求提高煤炭供應(yīng)柔性。新能源比例增高,配套的調(diào)峰需求增加，帶動煤炭需求波動加大，要求提升煤炭供應(yīng)柔性,發(fā)揮兜底保障作用。三是零碳排放要求顛覆現(xiàn)有煤炭利用方式。以燃燒為主的現(xiàn)有煤炭利用方式，不可避免地產(chǎn)生CO2，碳中和要求采用零碳/負碳的煤炭利用新方式。

煤炭行業(yè)面臨“三大機遇”。一是煤炭回歸高質(zhì)量發(fā)展的機遇。“雙碳”目標下，煤炭行業(yè)可放下產(chǎn)量增長的包袱，從擴大產(chǎn)能產(chǎn)量追求粗放性效益為第一目標的增量時代，邁向更加重視生產(chǎn)、加工、儲運、消費全過程安全性、綠色性、低碳性、經(jīng)濟性的存量時代，快速提升發(fā)展質(zhì)量。二是煤炭行業(yè)升級高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的機遇。“雙碳”目標倒逼煤炭行業(yè)改變過去幾十年引進-消化-吸收-再創(chuàng)新的路徑延續(xù)式創(chuàng)新模式，將迎來實現(xiàn)顛覆性創(chuàng)新的機遇，可以集聚優(yōu)勢創(chuàng)新資源，輕裝上陣主攻技術(shù)裝備，早日成為高精尖技術(shù)產(chǎn)業(yè)。三是煤炭搶占新能源主陣地的機遇。煤炭企業(yè)發(fā)展新能源基礎(chǔ)弱，沒有動力、決心，碳中和目標倒逼煤炭企業(yè)主動發(fā)展新能源，進入新能源主陣地?？梢猿浞职l(fā)揮煤礦區(qū)優(yōu)勢，以煤電為核心，與太陽能發(fā)電、風電協(xié)同發(fā)展，構(gòu)建多能互補的清潔能源系統(tǒng)，將煤礦區(qū)建設(shè)成為地面-井下一體化的風、光、電、熱、氣多元協(xié)同的清潔能源基地。煤炭與可再生能源具有良好的互補性。燃煤發(fā)電與可再生能源發(fā)電優(yōu)化組合，可充分利用燃煤發(fā)電的穩(wěn)定性，為可再生能源平抑波動提供基底，規(guī)避可再生能源發(fā)電的不穩(wěn)定性;利用可再生能源的碳綜合能力，為燃煤發(fā)電提供碳減排途徑，在很大程度上減輕單純?nèi)济喊l(fā)電的碳減排壓力。煤炭與可再生能源在燃燒和化學(xué)轉(zhuǎn)化方面的耦合，也逐步形成模式，突破了一系列技術(shù)，為煤炭與可再生能源深度耦合提供了良好基礎(chǔ)。

把握煤炭行業(yè)碳中和發(fā)展的戰(zhàn)略、任務(wù)和技術(shù)攻關(guān)方向

為滿足“雙碳”不同階段高質(zhì)量供應(yīng)煤炭的需求、全面支撐新能源為主體的新型電力系統(tǒng)建設(shè)，系統(tǒng)分析煤炭科學(xué)產(chǎn)能可持續(xù)保障的支撐要求，《報告》提出了“四大戰(zhàn)略”、“六大任務(wù)”和“四個關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)重點核心技術(shù)攻關(guān)方向”。即：實施新增煤炭資源量、提升煤炭科學(xué)產(chǎn)能能力、加快煤炭開發(fā)利用技術(shù)進步、發(fā)展煤炭行業(yè)獨有碳中和技術(shù)等四大戰(zhàn)略;加大力度勘探符合煤炭科學(xué)產(chǎn)能要求的煤炭資源，建設(shè)煤炭科學(xué)產(chǎn)能全國支撐基地，推進柔性煤炭科學(xué)產(chǎn)能建設(shè)，研究制定能源安全下的科學(xué)產(chǎn)能儲備戰(zhàn)略，加快科學(xué)產(chǎn)能支撐力科技攻關(guān)，構(gòu)建適應(yīng)碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統(tǒng)等六大任務(wù);新增科學(xué)產(chǎn)能資源、提高現(xiàn)有科學(xué)產(chǎn)能產(chǎn)出率、探索深部科學(xué)產(chǎn)能開采、發(fā)展煤炭行業(yè)獨有碳中和技術(shù)等四個關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)重點方向。

“碳中和”不是簡單去煤化 關(guān)鍵是“技術(shù)為王”

《報告》認為，實現(xiàn)“碳中和”不能簡單理解為去化石能源、去煤化，更不能片面性的“去碳”，把“碳中和”進行“商業(yè)化”炒作，而是應(yīng)該發(fā)展實現(xiàn)“碳中和”的新原理、新技術(shù)。重點研究發(fā)展少碳、用碳、零碳原理創(chuàng)新與顛覆性技術(shù)，實現(xiàn)碳減排、碳捕捉、碳利用，開發(fā)無碳排放能源。清潔能源應(yīng)不論出身，只論排放。將傳統(tǒng)化石能源轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嵞茉吹年P(guān)鍵在于降低碳排放。

煤炭行業(yè)應(yīng)重點研究近零排放的煤炭開采、開發(fā)技術(shù)和近零排放的煤電及利用技術(shù)等少碳、低碳技術(shù);開發(fā)低能耗、低成本的碳捕集技術(shù)，研究碳利用技術(shù);探索“風/光電+儲能”、“清潔煤電+CCUS”、直接煤固體燃料電池發(fā)電技術(shù)、中低溫地熱發(fā)電技術(shù)、海水直接制氫技術(shù)等零碳能源技術(shù)。將“雙控”的重點落在控制能源利用的碳排放和控制能源利用效率上。