12月28日,由中國煤炭學會、中國煤炭科工集團有限公司、世界煤炭協會技術委員會聯合主辦的2022年煤炭安全智能綠色開采地質保障國際學術交流會(TAC ID:D000006.202200)在西安成功舉辦。中國工程院院士、西安科技大學煤炭綠色開采地質研究院院長、本屆大會主席王雙明作了以《雙碳目標與主體能源變化》為題的報告,深入分析了“雙碳”目標下我國主體能源的變化趨勢,并針對“綠色低碳”發展帶來的挑戰總結了科學應對之道。
(以下為整理內容)
目前,我國的人均能源消費水平在3.47噸標煤,這相當于美國的34.8%,德國的63.5%,日本的67.8%,法國的69.6%。
但在未來建設社會主義現代化強國的過程中,能源需求增長的態勢難以改變。根據有關部門的預測,到2035年,我國能源需求總量將達到56億噸標煤,2050年達到60億噸。
“十四五”期間,能源安全供給是高質量發展的基礎,綠色低碳發展則是生態文明建設實現新進步的根本。我國“煤為主體”的基本國情,決定了煤炭必須承擔能源兜底保障的責任;但煤炭又屬于高碳能源,要實現“雙碳”目標,煤炭工業將面臨保供和減碳雙重壓力。
那么,煤炭的主體能源地位,未來是否將被撼動?
我國不同能源資源的稟賦特點
我們首先要客觀地分析中國不同能源資源的稟賦特點。
我國化石能源的一大特點是結構不合理,“缺油、少氣、相對富煤”,這也決定了煤炭在能源消費結構中的主體地位。從化石能源資源總量來看,煤炭占94%,油氣只占6%。在歷史上,“煤為主體”的消費結構長期沒有變。
此外,我國化石能源的地理分布也不均衡,消費中心和生產中心有錯位。其中,煤炭分布呈現“西部多、中部富、東部少”特征,支撐中國經濟社會發展的煤炭資源保障,主要靠“晉陜蒙”一帶。
相比之下,我國非化石能源雖然資源類型齊全、理論總量豐富,但也有其短板:受氣候影響大、運行穩定性差。
通過新能源替代化石能源,是實現“雙碳”目標的前提和基礎,但目前新能源生產仍不穩定,同時,發展面臨著規?;瘍δ芎驼{峰技術的制約。
“雙碳”目標下主體能源的變化
從“雙碳”設定的目標來看,化石能源未來的消費雖然占比會小幅下降,但到2030年占比仍然在75%左右,主體地位短時間內難以改變。
75%的化石能源中煤炭又是主體能源。根據有關資料預測和推算,到2030年,煤的占比應該在40%-45%左右,其主體能源的地位雖被弱化,但作為戰略性礦產資源的作用得到提升,主要表現在以下六個方面:
一、是煤制油氣的戰略性資源,“立足國內、增加油氣供給”是中國能源的重要任務;
二、是鋼鐵工業不可替代的高爐原料;
三、是煤基化學工業的重要原料;
四、是增加新能源消納能力的調峰能源,新能源的發展也離不開煤炭的支撐;
五、是具有封存二氧化碳潛力的層狀礦產資源——煤炭對二氧化碳的吸附能力,每噸可以達到30立方米以上;
六、是可以實現經濟安全儲存的固體能源資源。
相比之下,非化石能源短時間內盡管發展很快,但還難以成為安全可靠的主體能源。2021年,我國水、核、風、光發電裝機占比45.39%,發電占比32.51%,但消費占比僅16.6%,呈現“規模大、產出低、貢獻小”的特點。
如果按照過去十年的增速來推算,非化石能源的消費占比在40年以后才能達到50%以上,成為主體能源。各方面數據說明,目前新能源仍然“個頭大,力氣小”,短期內難以安全、可靠地成為主體能源。
“煤炭主體”與“綠色低碳”并不矛盾
建設社會主義現代化強國,離不開煤炭資源。而適應“綠色低碳”這一能源發展大勢,則是新時代煤炭工業高質量發展,必須面對和破解的重大技術難題。
為了應對綠色低碳發展帶來的技術挑戰,煤炭行業應該做好以下兩大方面。
一方面,要推動“減損開采”,實現綠色開采。分析制約煤炭綠色開采的地質因素,構建綠色開采的地質保障體系;研究維系地表生態環境的主要地質條件,揭示采煤對地質條件的損害機理;查明采動隔水性的變化分區,并根據這些分區構建分類減損地質工程體系。
另一方面,要加強“提效降碳”的技術攻關。其中最重要的,是提高能源利用效率,實現增效降碳。
目前,我國產生單位GDP的能耗遠高于全球的平均水平。根據國際能源署和世界銀行的數據,2020年我國每萬美元GDP能耗為3.4噸標煤,是全球平均水平的1.5倍。
也就是說,如果我們的能耗效率達到世界平均水平,碳排放就可減少1/3?!笆奈濉逼陂g,我國單位GDP能耗降低1%,則每年可減少能耗0.5億噸標準煤以上,減少二氧化碳排放1億噸以上。所以我國提高能效的減排空間還很大,要優先考慮提效減碳技術路線。對煤炭來講,通過改變煤炭的利用方式(如富油煤的熱解氣化一體化、熱解發電一體化等),并充分利用礦井余熱、地熱、固廢,起到節能提效的作用。
我們也可以探索井下原位熱解技術,“取氫留碳”把碳留在地下;開展“鉆孔灌注”相關研究,探索地下深層注碳;開展采煤區碎漲空間封存二氧化碳試驗,用物理方法存碳埋碳;發展采煤與二氧化碳井下封存一體化技術,如在煤層頂板比較穩定的地區,構建條帶狀的封存空間,把粉煤灰、氣化渣、鎂渣等弱堿性固廢填入,再讓二氧化碳與它們發生反應,用化學方法封存二氧化碳。
總之,立足“以煤為主”的基本國情,同時加強綠色低碳技術攻關,是未來我們實現“雙碳”目標的重要需求。
來源:中國煤炭學會