贾瑞霞:我国煤炭清洁高效利用的现状与挑战

  煤炭在我国化石能源消费中占据重要比重,是现代化产业体系的重要能源支撑,也是现代化产业体系的重要组成部分,广泛应用于电力、钢铁、化工等重点行业。随着我国能源结构的转型和低碳经济的发展,煤炭的兜底作用将继续存在并不断完善。 

  当前全球煤炭利用现状 

  煤炭作为重要的化石燃料,尽管面临着环境与清洁能源的挑战,但在全球经济发展中依然占据着不可替代的位置。 

  目前世界排名前五大火力发电的国家有中国、印度、美国、日本及南非。我国是目前最大的煤炭生产国,占全球产量一半以上,也是最大的煤炭进口国。在过去十年左右的时间里,我国在清洁能源技术方面取得了令人瞩目的进展。因此,我国对煤炭的需求开始趋于平缓。但到2023年,煤炭仍占我国能源供应和发电的60%左右。印度是第二大煤炭消费国,占世界煤炭需求的12%。煤炭也是印度发电的基石,约占总发电量的3/4。其他新兴市场和发展中经济体占全球煤炭需求的15%。美国约占全球煤炭需求的5%,欧盟约占3% 

  2010年以来,全球对煤炭的需求基本稳定,煤炭是仅次于石油的第二大能源。2023年,煤炭约占全球能源供应总量的1/4。俄乌冲突爆发后,天然气价格超过煤炭价格,增强了煤炭在发电方面的竞争力。尽管煤价随后回落,但仍高于长期水平。 

  国际能源署指出,目前全球超过1/3的发电依靠煤炭,煤炭占所有能源部门二氧化碳排放量的40%以上。而煤作为碳最密集的燃料,无疑是绿色转型、减少碳排放的重中之重。 

  2023年底,《联合国气候变化框架公约(UNFCCC)》第二十八次缔约方大会(COP28)呼吁能源系统从化石燃料转型,各方应开始加快努力逐步减少煤电。尽管越来越多的国家承诺实现净零排放,但要实现净零排放,需要在短期内大幅减少煤炭发电。实现这一目标任务艰巨,煤炭仍然是许多国家电力的重要保障或兜底来源。 

  我国煤炭清洁高效利用的现状 

  煤炭在我国化石能源消费中占据重要比重,是现代化产业体系的重要能源支撑。然而,随着环保意识的提升和可再生能源技术的迅速发展,煤炭行业的地位逐渐受到挑战。2021年,中共中央、国务院印发了《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》,国务院发布了《2030年前碳达峰行动方案》,力争2030年前实现碳达峰,2060年前实现碳中和。双碳目标的制定和实施意味着能源领域的减排势在必行,煤炭清洁高效利用迫在眉睫,煤炭能源低碳化转型刻不容缓。 

  作为我国最为稳定和可靠的能源资源之一,煤炭具有保障能源安全的兜底作用。第一,作为基础能源,在能源供应紧张或其他能源短缺时,煤炭能够确保能源安全稳定供应;在面对国际能源市场波动和地缘政治风险时,煤炭的战略储备和供给保障尤为重要。第二,煤炭资源丰富且相对价格较低,可以有效平抑能源市场价格波动,保障工业生产和居民生活的能源成本稳定。第三,煤炭是冶金、化工、建材等基础工业的重要原料,能够为我国基础工业提供基本的能源支撑,保障供给。第四,在极端天气、自然灾害或突发事件中,煤炭能够作为应急备用能源,能够快速响应和补充能源供应,保障社会正常运行。 

  十三五以来,国家将煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务,积极推进煤炭资源从燃料向燃料与原料并重转变。近年来,我国煤炭清洁高效利用取得显著成效。全国原煤入洗率由2012年的56%提高到目前的70%以上,大型煤炭企业原煤生产综合能耗由17.1千克标准煤/吨下降到9.7千克标准煤/吨。煤炭行业先后攻克了一大批关键核心技术,包括但不限于煤炭洗选、超临界和超超临界发电与循环流化床锅炉等高效燃烧技术,煤炭气化技术,煤炭液化技术,二氧化碳捕集、利用与封存技术(CCUS),煤基多联产技术等,初步形成了具有中国特色的煤炭清洁高效利用体系。目前我国CCUS相关技术研发和项目示范进展迅速,部分技术已经领先国际水平。 

  从国家的现行法律规定来看,《中华人民共和国煤炭法》原则性地规定了在开发利用煤炭资源过程中采用先进的科学技术和管理方法,且开发利用煤炭资源应当遵守有关环境保护的法律、法规,防治污染和其他公害,保护生态环境。同时《中华人民共和国矿产资源法》修订过程中,专章专门规定了战略性矿产资源储备及矿产资源供应安全预测预警等有关制度,旨在对战略性矿产资源进行针对性和实质性保护。作为我国能源结构支柱之一的煤炭资源,更应当对其探、采、储、用等予以平衡,在维护国家基本能源安全的情况下,同时践行绿色发展理念,保护生态环境,从技术层面推进清洁高效利用手段的开发和完善,以此达成煤炭行业的减排目标。在政策措施方面,为充分发挥煤炭的兜底作用,我国目前尝试建立和完善煤炭储备体系,确保在紧急情况下能够迅速调用储备资源,稳定市场供应。例如《能源发展战略行动计划(2014-2020年)》和《煤炭清洁高效利用行动计划(2015-2020年)》等文件,为行业提供了明确的发展方向;同时通过政策引导和技术支持,推动煤炭清洁高效利用,减少环境污染,提升利用效率,确保煤炭在未来能源体系中的可持续性;还对产业布局进行优化,加快淘汰落后产能,优化产业结构,提升煤炭企业的集中度和现代化水平,提高生产效率和市场竞争力;此外,我国也致力于国际合作,积极参与全球能源合作,推动清洁煤技术的国际交流与合作,提升技术水平和市场竞争力,为全球能源安全和可持续发展贡献中国智慧。 

  我国煤炭清洁高效利用面临的挑战 

  我国对煤炭清洁高效利用给予高度关注和大力支持的同时,仍存在一些问题与挑战。 

  一是从技术层面来讲,煤炭的高效燃烧仍面临挑战。尽管我国在高效燃烧和煤炭气化技术方面取得了一些进展,但仍需大量研发投入,以提升这些技术的效率和可靠性。此外,CCUS技术在目前被视为减少二氧化碳排放的关键,但其应用面临高昂的成本和技术复杂性。如何在不显著增加能源成本的情况下广泛应用CCUS技术是一个重大难题。当前阶段我国已建成投运的CCUS示范项目每年可捕集约400万吨二氧化碳,与实现碳中和目标所需相差甚远。受源汇匹配、应用行业成本、高能耗等因素的影响,以及碳捕集率、利用产品寿命、替代生产路线、相关激励政策和商业模式缺失等因素的约束,CCUS实际减排贡献量级远远低于理论减排潜力。 

  二是从煤炭清洁高效利用的配套设施和流程出发,目前我国仍存在基础设施不足、技术配套不完善等问题。清洁煤技术的推广需要完善的基础设施支持,包括运输、存储和处理设施。许多先进的清洁煤技术需要其他相关技术的配套支持,如智能电网、大数据分析等。然而,相关技术的配套发展滞后,影响了清洁煤技术的整体应用效果。 

  三是从经济条件和政策支持角度出发,高成本是目前煤炭清洁技术的难题之一。清洁煤技术的初始投资和运行成本较高,限制了其在经济欠发达地区的推广。煤炭企业需要大量资金投入新技术,但短期内难以获得足够的经济回报。目前我国通过相关政策以鼓励CCUS研发部署及开展碳中和目标下CCUS战略定位及发展路径研究为主,CCUS相关技术研发主要以国家科技计划的形式推动。但不可否认的是,我国CCUS相关政策在激励机制和法律法规方面还存在明显缺失,譬如国内现有的法规框架对于CCUS项目不同环节的二氧化碳归属、二氧化碳运输管道的设计标准、地下空间归属权、项目关停后的长期监测责任等,都未能提供明确参考。此外,尽管政府出台了一系列政策支持清洁煤技术的应用,但地方政府和企业的执行力度不一,一些地区仍依赖传统煤炭技术,导致政策效果不理想。 

  四是从环境和社会效益角度来看,环境污染仍然是煤炭行业避不开的重大挑战。尽管清洁煤技术可以减少部分污染物排放,但其完全解决环境污染问题尚需时日。即便我国在大力施行环保政策,煤炭开采和利用过程中仍存在大量的粉尘、废水和其他污染物排放问题,公众对清洁煤技术的认知度和接受度也需要过程。 

  因此,在当前大力推动新质生产力的背景下,应鼓励研发创新,推进煤炭领域产业界与研究机构深度合作。同时,要加强煤炭安全储备体系建设,确保提升应急保障能力。通过政策支持、技术进步和产业优化,煤炭的战略地位将得到进一步巩固和提升,为国家能源安全和经济社会发展提供坚实保障。 

  作者简介:贾瑞霞,中国社会科学院欧洲研究所副研究员。 

  文章来源:《中国石化》杂志2024年第8期。已获得作者授权。