煤炭產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展有利“碳達峰”“碳中和”？

煤炭是我國重要的能源資源。如何完善生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)，并且助力我國實現(xiàn)“碳達峰”與“碳中和”的目標，是煤炭產(chǎn)業(yè)近年來的重要課題。

中國工程院院士、中科院大連化學物理研究所所長劉中民表示，我國是一個“富煤、缺油、少氣”的國家，長期以來，煤炭、石油等化石燃料在能源消耗中占有重要比重，為國家發(fā)展做出了巨大貢獻，但同時也給能源安全、環(huán)境治理帶來嚴峻挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)碳減排目標，未來一段時期內(nèi)，煤炭產(chǎn)業(yè)需進行廣泛而深刻的結(jié)構(gòu)調(diào)整。

◆《新時代的中國能源發(fā)展》白皮書提出，建設多元清潔的能源供應體系，優(yōu)先發(fā)展非化石能源。在這一背景下，煤炭產(chǎn)業(yè)擁有哪些機遇，又面臨哪些挑戰(zhàn)？

劉中民：煤炭、石油、天然氣等化石能源的利用，會產(chǎn)生二氧化碳，同時導致二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物的排放。近年來，我國在降低煤炭使用量、減少碳排放方面成果顯著。2018 年，我國煤炭消費比重創(chuàng)造歷史新低，降至60%以下。未來，煤炭在我國能源體系中所占的比重還將繼續(xù)降低。需要說明的是，化石資源不僅是能源資源，也是物質(zhì)資源，化石資源的利用并非只有能源一條途徑。

作為能源資源，煤炭歷史悠久，多用于火力發(fā)電。煤炭燃燒將化學能轉(zhuǎn)化為機械能或電能，原理上能源轉(zhuǎn)化效率難以大幅度提高；燃燒過程中，煤炭中的碳原子全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，碳排放問題突出，這也成為制約煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，導致煤炭產(chǎn)業(yè)難以有較大的發(fā)展空間。

同時，煤炭擁有豐富的碳資源，作為化工原料，發(fā)展空間廣闊。煤化工能夠生產(chǎn)多種化工、能源產(chǎn)品，相比于燃燒供能，碳排放有所降低。受“富煤、缺油、少氣”資源稟賦的限制，我國發(fā)展煤化工主要為了彌補石油資源的不足。除生產(chǎn)石化工業(yè)難以保障的基礎化學品和特種油品之外，煤化工本身也有優(yōu)勢，如生產(chǎn)各種含氧化合物及其下游產(chǎn)品，與石油化工結(jié)合可以形成更加合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)。過去幾年，我國煤制烯烴、油、天然氣等的生產(chǎn)能力顯著提高。當前，又積累了一批新的核心技術(shù)，開展了眾多示范項目，具備了構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈的基礎。未來，隨著科技的發(fā)展與進步，煤炭作為化工原料的潛力將會進一步挖掘和提升。

◆短期內(nèi)能否實現(xiàn)可再生能源對煤炭等化石能源的全替代？

劉中民：能源清潔化是國際大趨勢，全球各國根據(jù)各自的資源稟賦，布局了可再生能源發(fā)展計劃，例如法國主推核能，英國發(fā)展海上風電，都希望實現(xiàn)能源清潔化。中國正處于從高碳到低碳、無碳的過渡期。需要注意的是，未來一段時期內(nèi)，我國的能源需求總量仍會增加，但還不具備實現(xiàn)可再生能源對煤炭供能全替代的條件。

首先，可再生能源產(chǎn)能難以滿足全國14億人的用能。我們?nèi)匀恍枰禾?、石油等化石能源來保障能源供需的平衡和?jīng)濟社會發(fā)展的基本需求。

其次，可再生能源的產(chǎn)生和利用方式依然強烈地依賴地域和自然環(huán)境。要利用好可再生能源，我國需要結(jié)合區(qū)域智能能源網(wǎng)絡的構(gòu)建及新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展統(tǒng)籌考慮，多種能源互補融合才能發(fā)揮最大優(yōu)勢，這都需要一定的時間才能實現(xiàn)。

再次，煤炭的物質(zhì)屬性是難以替代的。發(fā)展以煤炭為原料的現(xiàn)代煤化工，不僅可彌補石油資源的不足，彌補現(xiàn)有石油加工與石油化工行業(yè)的結(jié)構(gòu)性缺陷，促進化學工業(yè)整體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級，緊急情況下還可以成為保障油氣供應的重要支撐。

目前，我國煤化工產(chǎn)業(yè)世界矚目，煤制甲醇、醋酸、乙二醇及煤制油、烯烴等的產(chǎn)量均位居世界第一。與此同時，煤化工還有降低碳排放的空間，以陜西榆林正在規(guī)劃建設的煤制含氧化合物及下游產(chǎn)品鏈的工業(yè)示范基地為例，據(jù)估算產(chǎn)值增加的同時碳排放可進一步降低?？梢哉f，煤炭資源依然是我國能源及相關工業(yè)體系中不可或缺的一部分。

◆未來五年，煤炭產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？

劉中民：解決好能源問題是當前我國的重要議題之一，能源結(jié)構(gòu)低碳化發(fā)展是一項重要任務。能源結(jié)構(gòu)決定工業(yè)結(jié)構(gòu)，能源轉(zhuǎn)型將伴隨工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，例如延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高附加值、精細化、差異化的產(chǎn)品等。

對于煤炭產(chǎn)業(yè)而言，未來發(fā)展的一個重點是發(fā)揮煤化工的固有優(yōu)勢，生產(chǎn)適合煤化工特點的產(chǎn)品。

相較于其他生產(chǎn)方式，煤化工以合成氣和甲醇轉(zhuǎn)化為平臺，更適合于制取含氧、缺氫的大宗化學品和油品，其中，煤制醇類、酸類等含氧化合物具有天然優(yōu)勢，不僅能降低碳排放，同時還能解決因“糧制醇”而出現(xiàn)的“與人爭糧”的問題。同時，應積極探索煤化工基礎產(chǎn)品及過程與石油基原料的耦合途徑，實現(xiàn)一系列生產(chǎn)技術(shù)的變革，形成煤化工與整個能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的良好局面。

◆ 長期看，如何實現(xiàn)“碳達峰”“碳中和”的碳排放目標？

劉中民：“碳達峰”“碳中和”的目標不是禁止二氧化碳排放，而是一邊降低二氧化碳排放，一邊促進二氧化碳吸收，用吸收量抵消排放量。實現(xiàn)碳減排的大方向是發(fā)展可再生能源，以減少化石能源在整個能源體系中的比重。

可再生能源的種類很多，從高效減排二氧化碳的角度看，有兩類平臺需要特別關注。

其一，從能量的角度看，需要發(fā)展儲能平臺，以匯聚不平穩(wěn)的可再生電能，從而與主干電網(wǎng)發(fā)生平穩(wěn)聯(lián)系。當前，風能、太陽能等可再生能源產(chǎn)生的電能并網(wǎng)利用率低，影響了可再生能源的發(fā)展規(guī)模。可再生能源規(guī)模不夠大，單位成本便很難降低。因此，如果能夠建立起國家級的儲能平臺，讓可再生電能平穩(wěn)地進入國家電網(wǎng)系統(tǒng)，這將在很大程度上幫助可再生能源的發(fā)展。

其二，從物質(zhì)的角度看，需要發(fā)展產(chǎn)氫和用氫的氫能平臺。氫與能源產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)生二氧化碳的環(huán)節(jié)進行耦合，可以實現(xiàn)碳減排；直接與二氧化碳反應，可以生產(chǎn)能源產(chǎn)品或載能產(chǎn)品。特別是，氫與二氧化碳反應生成的含氧化合物，是重要的化工產(chǎn)物和原料。這種生產(chǎn)方式既解決了二氧化碳排放的問題，又增加了有用化學品的產(chǎn)量，一舉兩得。

另外，氫能也是清潔的二次能源，氫氣燃燒產(chǎn)生水，不存在碳排放問題，但要廣泛應用必須突破存儲難題。為此業(yè)界呼吁發(fā)展氫能電動車，減少石油等化石能源的消耗。但實現(xiàn)這一目標的一大阻礙就是氫氣的運儲問題。如果讓儲氫高壓鋼瓶滿大街跑，其中的安全隱患不容小視；將氫能儲存在甲醇等中間介質(zhì)中運儲、需要時再放氫的技術(shù)還在發(fā)展中。綜合考慮，現(xiàn)階段，在高鐵、無人碼頭等特殊場景集中使用氫能更具可行性。

科學的減排措施是實現(xiàn)目標的重要渠道之一。原則上，只要使用化石能源，就要排放二氧化碳；要實現(xiàn)碳減排，就要發(fā)展可再生能源。但是，化石能源與可再生能源二者并非簡單的一一對沖關系，可再生能源增加并不意味著化石能源會自動等量減少。因此，需要全國一盤棋，在構(gòu)建清潔低碳、安全高效國家能源體系的大格局下進行統(tǒng)籌，不僅需要各能源相關行業(yè)破除壁壘形成合力，也需要各地政府積極支持，因地制宜積極構(gòu)建區(qū)域低碳化清潔能源供應系統(tǒng)，在突破關鍵技術(shù)的基礎上，通過區(qū)域能源革命促進全國能源革命，解決能源問題。

總之，能源涉及國民經(jīng)濟的各個行業(yè)，能源行業(yè)本身需要結(jié)構(gòu)調(diào)整，其他行業(yè)也需要進行以提高效率和節(jié)能減排為目標的結(jié)構(gòu)調(diào)整，甚至科學研究和技術(shù)開發(fā)模式也要有所調(diào)整以發(fā)揮國家體制的優(yōu)勢。可以說，只有通過頂層設計、全社會共同努力，才能形成永續(xù)發(fā)展的良性模式。