雙碳背景下煤炭安全區(qū)間與綠色低碳技術(shù)路徑

劉 峰，郭林峰，趙路正

(1.中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)，北京 100013；2. 中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)，北京 100013；3. 煤炭工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京 100120)

煤炭是我國(guó)的主體能源和重要原料，從1949年至今累計(jì)生產(chǎn)煤量達(dá)960億 t 以上，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供了70%以上的一次能源，支撐了國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值年均增長(zhǎng)9%以上，為中華民族偉大復(fù)興做出了不可磨滅的歷史貢獻(xiàn)。同時(shí)，煤炭行業(yè)一直緊跟時(shí)代步伐，堅(jiān)持改革開(kāi)放，圍繞生產(chǎn)、消費(fèi)、技術(shù)、體制等4個(gè)方面不斷開(kāi)展自我革命，煤炭科技創(chuàng)新能力顯著增強(qiáng)，清潔低碳利用步伐不斷加快，初步探索出一條安全、高效、綠色、智能的轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展之路。

然而，煤炭屬于傳統(tǒng)高碳化石能源，其大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用帶來(lái)的氣候變化、環(huán)境損傷、生態(tài)擾動(dòng)等問(wèn)題日益凸顯。加快能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，推進(jìn)綠色低碳發(fā)展現(xiàn)已成為全球共識(shí)和大勢(shì)所趨。作為世界上最大的發(fā)展中國(guó)家，我國(guó)積極做出“30·60”雙碳目標(biāo)承諾，中央層面、部委層面、地方層面和多個(gè)行業(yè)加緊研究制定相關(guān)低碳政策和工作方案，踐行“雙碳”由國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)轉(zhuǎn)化為指導(dǎo)各產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)性變革的具體舉措。作為“雙碳”目標(biāo)的主戰(zhàn)場(chǎng)，能源產(chǎn)業(yè)的減碳、降碳是我國(guó)“雙碳”工作的重點(diǎn)方向。由于我國(guó)以煤為主的能源稟賦現(xiàn)狀，在保障能源安全的基礎(chǔ)上，降低煤炭消費(fèi)總量及其消費(fèi)過(guò)程中的碳排放強(qiáng)度是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必然選擇。

習(xí)近平總書(shū)記對(duì)煤炭行業(yè)的發(fā)展方向作出了明確指示：“立足國(guó)情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)”。煤炭行業(yè)在多年自我革命的過(guò)程中，始終將綠色生產(chǎn)、節(jié)能提效、清潔利用、生態(tài)環(huán)保理念貫穿始終，致力于依靠科技進(jìn)步將煤炭工業(yè)發(fā)展為安全高效、清潔低碳的先進(jìn)產(chǎn)業(yè)：在“量”方面，經(jīng)過(guò)持續(xù)的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，煤炭消費(fèi)占比已由改革開(kāi)放初期的80%以上下降到2020年的56.8%，預(yù)測(cè)“十四五”末在我國(guó)能源消費(fèi)的占比在50%左右，2030年碳達(dá)峰時(shí)占比在45%左右，對(duì)比美國(guó)、日本、德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰后煤炭消費(fèi)仍有10～20 a平臺(tái)期；在“質(zhì)”方面，目前我國(guó)85%以上的煤炭消費(fèi)已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)清潔利用和超低排放，原煤入選率達(dá)74.1%，比2015年提高8.2%，形成了包含煤炭洗選、提質(zhì)加工、清潔轉(zhuǎn)化與污染物控制的潔凈煤技術(shù)體系，現(xiàn)代煤化工技術(shù)取得了全面突破。當(dāng)前，“雙碳”目標(biāo)已對(duì)煤炭行業(yè)整體技術(shù)布局和攻關(guān)方向提出了全新的要求，煤炭行業(yè)比過(guò)去任何時(shí)候都更加需要科技創(chuàng)新，需要用系統(tǒng)思維謀劃、從多個(gè)方面統(tǒng)籌未來(lái)煤炭科技發(fā)展路徑，全面推動(dòng)能源安全新戰(zhàn)略向縱深發(fā)展。因此，以科學(xué)定“量”、綠色提“質(zhì)”、創(chuàng)新領(lǐng)“路”為綱，探索推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)的技術(shù)路徑：開(kāi)展煤炭安全區(qū)間研究，分析安全區(qū)間上下限影響因素，提出煤炭安全區(qū)間需要研究的科學(xué)命題；總結(jié)不同時(shí)期煤炭綠色低碳的科技發(fā)展成果，剖析雙碳背景下煤炭科技創(chuàng)新發(fā)展的新需求；提出未來(lái)各領(lǐng)域技術(shù)攻關(guān)方向，為新形式下煤炭綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的相關(guān)科技政策制定提供決策參考，對(duì)引導(dǎo)煤炭行業(yè)順應(yīng)能源革命新形勢(shì)、滿足行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新要求、抓住世界經(jīng)濟(jì)和能源格局調(diào)整新機(jī)遇具有重要意義。

1 科學(xué)定“量”：開(kāi)展煤炭安全區(qū)間研究

1.1 煤炭安全區(qū)間研究的現(xiàn)實(shí)緊迫性

..能源安全的極端重要性

能源安全是國(guó)家安全的重要組成部分，是保障未來(lái)和平發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。當(dāng)前，世紀(jì)疫情與百年變局交織疊加，國(guó)際格局發(fā)生深刻調(diào)整，世界進(jìn)入動(dòng)蕩變革期，全球能源價(jià)格上漲，國(guó)際油氣價(jià)格震蕩運(yùn)行，多國(guó)出臺(tái)政策禁止煤炭出口，全球能源體系正發(fā)生結(jié)構(gòu)性演變，存在供給失衡風(fēng)險(xiǎn)和地緣安全沖擊，未來(lái)能源安全面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素將進(jìn)一步增加。從國(guó)內(nèi)來(lái)看，疫情常態(tài)化防控下經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定復(fù)蘇，能源需求不可避免繼續(xù)增長(zhǎng)，而有的地方出現(xiàn)“一刀切”限電、限產(chǎn)或運(yùn)動(dòng)式“減碳”現(xiàn)象，影響能源供應(yīng)鏈穩(wěn)定發(fā)展，2021年國(guó)內(nèi)能源供需偏緊，甚至出現(xiàn)“拉閘限電”現(xiàn)象。我國(guó)政府已多次強(qiáng)調(diào)能源保供工作的極端重要性，再次將保障能源安全穩(wěn)定供應(yīng)工作擺在關(guān)鍵位置。從國(guó)情出發(fā)，我國(guó)仍是發(fā)展中國(guó)家，發(fā)展是解決一切問(wèn)題的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。盡管?chē)?guó)家已經(jīng)投入大量政策資金發(fā)展可再生能源，但短期內(nèi)要依靠新能源大規(guī)模取代化石能源并不現(xiàn)實(shí)，在未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)化石能源仍為我國(guó)能源主體(2020年非化石能源占比15.7%，到2030年非化石能源的消費(fèi)占比25%)。同時(shí)，石油和天然氣存在對(duì)外依存度過(guò)高的現(xiàn)狀(2020年天然氣外采量占比42.2%，石油外采量占比73.4%)，以能源金融為代表的全球能源體系存在較大失衡風(fēng)險(xiǎn)，油氣自主供給能力有待加強(qiáng)；而且，當(dāng)前國(guó)際局勢(shì)錯(cuò)綜復(fù)雜，油氣安全面臨進(jìn)口通道風(fēng)險(xiǎn)加大和節(jié)點(diǎn)地區(qū)動(dòng)蕩等地緣安全等挑戰(zhàn)。

因此，煤炭雖然不是理想的綠色能源，但卻是我國(guó)資源最豐富、供給最有保障、生產(chǎn)和消費(fèi)最為經(jīng)濟(jì)的能源品種，保能源安全的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)是保煤炭安全。

..煤炭的兜底保障作用

當(dāng)前煤炭生產(chǎn)與消費(fèi)占比高，這是基于我國(guó)資源賦存條件、開(kāi)發(fā)難易程度、生產(chǎn)消費(fèi)成本、運(yùn)輸儲(chǔ)存使用條件等因素綜合作用的歷史選擇。煤炭占化石能源礦產(chǎn)資源已探明儲(chǔ)量的94%以上，石油和天然氣僅占6%左右，這種資源稟賦條件使得我國(guó)的基礎(chǔ)能源嚴(yán)重依賴煤炭，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)期內(nèi)，煤炭仍將是我國(guó)能源安全的穩(wěn)定器和壓艙石。

煤炭行業(yè)是傳統(tǒng)能源行業(yè)，從資源勘探到礦井設(shè)計(jì)、從開(kāi)工建設(shè)到開(kāi)采洗選、從生態(tài)修復(fù)到關(guān)閉退出的各階段需要的建設(shè)周期比較長(zhǎng)，無(wú)論是新增還是淘汰產(chǎn)能均需要較長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)施過(guò)程，因而政策調(diào)控的慣性大，且靈敏度相對(duì)較低，需要更為合理有序的規(guī)劃布局。從生產(chǎn)單元來(lái)說(shuō)，煤炭產(chǎn)量在短期內(nèi)增減是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要與采、掘、通、機(jī)、運(yùn)、排水等幾大系統(tǒng)協(xié)調(diào)匹配，同時(shí)必須兼顧安全和環(huán)保兩大紅線，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的生產(chǎn)和管理能力進(jìn)行全面改造。以最近2021年開(kāi)展的前所未有的煤電保供為例，從4月份出現(xiàn)電煤缺口開(kāi)始，國(guó)家和地方出臺(tái)了一系列保供增產(chǎn)穩(wěn)價(jià)的超常應(yīng)急調(diào)控措施，各主產(chǎn)煤省區(qū)和大型國(guó)有煤炭生產(chǎn)企業(yè)紛紛加快煤炭產(chǎn)能釋放：據(jù)國(guó)家發(fā)改委消息，9月以來(lái)允許153座煤礦核增產(chǎn)能2.2億t/a，四季度可增產(chǎn)5 000萬(wàn)t以上；將具備安全生產(chǎn)條件的38座建設(shè)煤礦，列入應(yīng)急保供煤礦，允許階段性釋放產(chǎn)能，合計(jì)產(chǎn)能1億t/a；為60余座煤礦辦理接續(xù)用地手續(xù)，確保1.5億t/a以上產(chǎn)能穩(wěn)定釋放。盡管在保供措施如此大規(guī)模發(fā)力的情況下，煤炭供需形勢(shì)有所好轉(zhuǎn)，但截至12月，仍存在一定程度的供給缺口。

綜上，加強(qiáng)能源安全運(yùn)行預(yù)測(cè)預(yù)警是增強(qiáng)宏觀調(diào)控能力的必要環(huán)節(jié)，是保障能源安全的重要前提。推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)首先應(yīng)該科學(xué)定“量”，開(kāi)展煤炭安全區(qū)間研究，為能源系統(tǒng)健康、穩(wěn)定運(yùn)行及能源可持續(xù)發(fā)展提供有益的決策依據(jù)，具有現(xiàn)實(shí)緊迫性。

1.2 煤炭安全區(qū)間的涵義

能源的根本屬性是服務(wù)國(guó)家社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此其安全性大于經(jīng)濟(jì)性大于低碳性。煤炭安全是我國(guó)能源安全最基礎(chǔ)、最重要的組成部分，包含可供性、可獲得性、穩(wěn)定性、可持續(xù)性和生態(tài)性等多方面要求。其中，可供性取決于我國(guó)煤炭資源的賦存狀況與勘探開(kāi)發(fā)的相關(guān)度；可獲得性取決于開(kāi)采技術(shù)工藝的成熟度及開(kāi)采成本；穩(wěn)定性指煤炭供應(yīng)的可靠性與平穩(wěn)性，取決于宏觀調(diào)控手段與地緣政治因素；可持續(xù)性取決于煤炭資源的儲(chǔ)采比及其利用能效；生態(tài)性取決于煤炭的開(kāi)發(fā)和利用方式對(duì)環(huán)境的損傷程度。

因此，煤炭安全區(qū)間是指在較長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，煤炭行業(yè)能夠安全、健康發(fā)展的煤炭消費(fèi)量合理區(qū)間，即在資源足量且保證供應(yīng)的前提下，擁有成熟的開(kāi)采工藝技術(shù)與合理的開(kāi)采成本，可兼顧宏觀調(diào)控周期與地緣政治等因素，同時(shí)踐行環(huán)境友好、節(jié)能減排與可持續(xù)發(fā)展理念。煤炭安全區(qū)間示意如圖1所示。

圖1 煤炭安全區(qū)間示意Fig.1 Schematic diagram of coal safety range

煤炭安全區(qū)間是一個(gè)動(dòng)態(tài)的有界區(qū)間。安全區(qū)間上限是某特定時(shí)間節(jié)點(diǎn)煤炭消費(fèi)量的最大值，該值受資本投資約束、碳減排、生態(tài)環(huán)保、能源供給結(jié)構(gòu)等因素制約；安全區(qū)間下限是某特定時(shí)間節(jié)點(diǎn)保障能源供應(yīng)需要的煤炭消費(fèi)量最小值，短期內(nèi)下限由煤炭的兜底保障作用決定，中長(zhǎng)期由新能源的有序替代和煤炭的原料屬性決定。安全區(qū)間的長(zhǎng)度是上、下限的差值，受能源供給結(jié)構(gòu)變革優(yōu)化、宏觀政策調(diào)控與國(guó)際地緣政治的影響。安全區(qū)間的長(zhǎng)度隨時(shí)間推移逐漸減少，未來(lái)煤炭消費(fèi)波動(dòng)幅值逐漸減小，行業(yè)發(fā)展趨于穩(wěn)定。

煤炭消費(fèi)量受多種上下行因素影響，隨時(shí)間推移具有間歇性與波動(dòng)性，主要體現(xiàn)在長(zhǎng)期宏觀波動(dòng)與短期微觀波動(dòng)2個(gè)方面。長(zhǎng)期宏觀波動(dòng)是由于煤炭與油氣同屬化石能源，存在互補(bǔ)作用，在政策調(diào)控及地緣政治不穩(wěn)定因素造成油氣供給量波動(dòng)時(shí)，會(huì)引發(fā)煤炭消費(fèi)波動(dòng)；短期微觀波動(dòng)由我國(guó)煤炭自身的供需關(guān)系造成，部分地區(qū)、部分品種、高峰時(shí)段能源供需平衡可能存在一定壓力，用電高峰期、冬季供暖期、水電枯水期等時(shí)段，煤炭消費(fèi)量會(huì)出現(xiàn)短期微觀波動(dòng)。

1.3 煤炭安全區(qū)間影響因素

..區(qū)間上限下行壓力因素

(1)碳減排約束。據(jù)相關(guān)測(cè)算，煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的CO排放量占75%左右。國(guó)務(wù)院發(fā)布《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》中再次強(qiáng)調(diào)，煤炭消費(fèi)“十四五”期間合理控制增長(zhǎng)，“十五五”時(shí)期逐步減少。

(2)生態(tài)環(huán)保約束。煤炭開(kāi)發(fā)和利用不可避免的造成環(huán)境損傷，如開(kāi)采運(yùn)輸過(guò)程中的地表沉陷、含水層破壞、廢水固廢等污染物排放，利用環(huán)節(jié)的燃煤大氣污染、煤化工廢水污染等。堅(jiān)定不移走生態(tài)優(yōu)先綠色發(fā)展之路，就必然要求煤炭消費(fèi)減量替代。

(3)能耗強(qiáng)度約束。2020年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比2019年下降0.1%。一方面，在能耗雙控制度下，煤炭消費(fèi)增速變緩；另一方面，資源轉(zhuǎn)化效率的提高將促進(jìn)煤炭需求逐步減小。

(4)資本投資約束。近年來(lái)，煤炭行業(yè)固定資產(chǎn)投資完成額呈整體下降趨勢(shì)。長(zhǎng)期來(lái)看，預(yù)計(jì)雙碳目標(biāo)下資本對(duì)煤炭產(chǎn)能的投資意愿將進(jìn)一步下降。

(5)能源供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化約束。要如期實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”，必須完成能源低碳化轉(zhuǎn)型和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)低碳化調(diào)整，建立和完善符合高質(zhì)量發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)的綠色低碳循環(huán)現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭有序減量替代(圖2)。

圖2 2011—2020年能源供給結(jié)構(gòu)的優(yōu)化Fig.2 Optimization of energy supply structure in 2011-2020

..區(qū)間下限上浮支撐因素

(1)能源需求總量增長(zhǎng)。我國(guó)仍處于社會(huì)主義初級(jí)階段，國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展需要能源作為根本支撐，在提高單位GDP能耗的同時(shí)，對(duì)于能源的需求總量也將逐步上升(圖3)。

圖3 2011—2020年能源需求總量Fig.3 Total energy demand in 2011-2020

(2)能源安全兜底供應(yīng)。煤炭的兜底保障對(duì)于增強(qiáng)能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)管控能力具有重要意義，同時(shí)煤炭將在向新能源為主體的能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變中發(fā)揮重要的支撐作用。

(3)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)。增強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)備能力是促進(jìn)煤炭市場(chǎng)供需動(dòng)態(tài)平衡、保障國(guó)家能源安全的重要舉措。國(guó)家正在推進(jìn)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)，總目標(biāo)是在全國(guó)形成相當(dāng)于年煤炭消費(fèi)量15%的煤炭?jī)?chǔ)備能力。

(4)煤炭供給結(jié)構(gòu)優(yōu)化。鞏固去產(chǎn)能成效，淘汰落后產(chǎn)能，釋放先進(jìn)產(chǎn)能，實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)供應(yīng)，進(jìn)一步向資源稟賦好、競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)的地區(qū)集中。

(5)煤炭清潔高效利用。燃煤發(fā)電清潔化與現(xiàn)代煤化工取得成效，煤炭清潔高效利用是我國(guó)能源轉(zhuǎn)型的立足點(diǎn)。煤炭由單一燃料向燃料和原料并重轉(zhuǎn)變將進(jìn)一步拓展煤炭的消費(fèi)空間。

1.4 煤炭安全區(qū)間需研究的命題

..保證煤炭安全的短期目標(biāo)與中長(zhǎng)期目標(biāo)研究

在現(xiàn)有技術(shù)條件下，能源體系的低碳性、安全性與經(jīng)濟(jì)性還存在一定的矛盾，因此中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出要正確認(rèn)識(shí)和把握碳達(dá)峰碳中和，要堅(jiān)定不移推進(jìn)，但不可能畢其功于一役。因此必須處理好短期與中長(zhǎng)期的關(guān)系，不把長(zhǎng)期目標(biāo)短期化，系統(tǒng)目標(biāo)碎片化，不把持久戰(zhàn)打成突擊戰(zhàn)，杜絕“碳沖鋒”和“一刀切”、“運(yùn)動(dòng)式減碳”。

(1)短期目標(biāo)。① 開(kāi)展精細(xì)化煤炭地質(zhì)勘探工作，摸清家底；② 增強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)，既要加強(qiáng)煤炭資源精準(zhǔn)勘查，提升煤炭資源儲(chǔ)備，也要加強(qiáng)煤炭相關(guān)技術(shù)研發(fā)，提升煤炭開(kāi)發(fā)能力儲(chǔ)備，更要合理建設(shè)煤炭倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)施，提升煤量?jī)?chǔ)備能力；③ 推動(dòng)煤炭的清潔高效利用，攻關(guān)一批綠色低碳核心關(guān)鍵技術(shù)，推廣一批先進(jìn)適用潔凈煤技術(shù)。

(2)中長(zhǎng)期目標(biāo)。① 提高生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)、儲(chǔ)存各環(huán)節(jié)的能效，實(shí)現(xiàn)可再生能源的全方位深度替代，構(gòu)建以新能源為主體的能源供給體系，降低煤炭安全區(qū)間上限；② 推動(dòng)煤炭由單一燃料向燃料與原料并重轉(zhuǎn)變，增強(qiáng)煤炭的原料屬性，提高煤炭安全區(qū)間下限；③ 加速推進(jìn)各類儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，減少調(diào)控，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)，縮短煤炭安全區(qū)間長(zhǎng)度。

1.4.2 防范“黑天鵝”和“灰犀?！笔录拿禾堪踩珔^(qū)間下限臨界值研究

習(xí)近平總書(shū)記關(guān)于堅(jiān)持底線思維著力防范化解重大風(fēng)險(xiǎn)的講話提到，面對(duì)波譎云詭的國(guó)際形勢(shì)、復(fù)雜敏感的周邊環(huán)境、艱巨繁重的改革發(fā)展穩(wěn)定任務(wù)，必須始終保持高度警惕，既要高度警惕“黑天鵝”事件，也要防范“灰犀?！笔录?。國(guó)家“十四五”規(guī)劃要求：切實(shí)維護(hù)能源安全；增強(qiáng)能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)管控能力，實(shí)現(xiàn)煤炭供應(yīng)安全兜底、油氣核心需求依靠自保、電力供應(yīng)穩(wěn)定可靠；保持原油和天然氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，做好煤制油氣戰(zhàn)略基地規(guī)劃布局和管控；加強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)。

需要研究在不可預(yù)知的風(fēng)險(xiǎn)來(lái)臨時(shí)，或可預(yù)見(jiàn)的重大隱患發(fā)生后，核能、油氣、可再生能源的自保能力的自主可控量，煤炭完成安全兜底保障任務(wù)的下限臨界值，煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)的基數(shù)。

1.4.3 煤炭安全區(qū)間長(zhǎng)度隨煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)與供給體系優(yōu)化的動(dòng)態(tài)關(guān)系

研究建立多角色、多用途、多梯度、多輻射強(qiáng)度的煤炭?jī)?chǔ)備能力，推動(dòng)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)市場(chǎng)化。儲(chǔ)備能力建設(shè)決定煤炭區(qū)間的長(zhǎng)度，隨著儲(chǔ)備能力增強(qiáng)，煤炭安全區(qū)間的長(zhǎng)度縮短，煤炭消費(fèi)趨于穩(wěn)定發(fā)展。

在未來(lái)以新能源為主體的清潔能源供應(yīng)體系下，新能源滿足基荷和腰荷，煤電滿足峰荷。需要研究煤炭安全區(qū)間隨峰荷變化、儲(chǔ)備能力變化的動(dòng)態(tài)時(shí)空關(guān)系。

1.4.4 煤炭安全區(qū)間與政策調(diào)控效力的相互關(guān)系

從2021年煤電保供形勢(shì)來(lái)看，常規(guī)的政策見(jiàn)招拆招不足以達(dá)到理想效果，需要政策更有力度并增強(qiáng)預(yù)見(jiàn)性，防范問(wèn)題的出現(xiàn)或擴(kuò)大化，造成不利影響。因此中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出政策發(fā)力要適當(dāng)靠前，保持經(jīng)濟(jì)運(yùn)行在合理區(qū)間。

當(dāng)煤炭消費(fèi)量瀕臨安全區(qū)間上、下限時(shí)，意味著煤炭行業(yè)發(fā)展瀕臨失調(diào)或衰退。綜合考慮宏觀調(diào)控效力、調(diào)控周期、政策的慣性及其敏感響應(yīng)等因素，研究指定時(shí)段中煤炭在安全區(qū)間內(nèi)波動(dòng)時(shí)的最佳調(diào)控時(shí)機(jī)。煤炭安全區(qū)間是一個(gè)多學(xué)科交叉的復(fù)雜科學(xué)問(wèn)題，涉及地質(zhì)勘探學(xué)、資源經(jīng)濟(jì)學(xué)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)、氣候經(jīng)濟(jì)學(xué)、政治經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境學(xué)等，同時(shí)也是關(guān)系國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)安全穩(wěn)定的重大戰(zhàn)略問(wèn)題。下一步需要對(duì)上述命題開(kāi)展進(jìn)一步研究，遴選煤炭安全區(qū)間的評(píng)估指標(biāo)，研究評(píng)估方法，建立評(píng)估模型，提出調(diào)控措施建議。

2 綠色提“質(zhì)”:綠色低碳技術(shù)路徑研究

2.1 煤炭綠色低碳科技發(fā)展歷程

2.1.1 第1階段(1949—1977年)：煤炭工業(yè)開(kāi)拓前進(jìn)階段

中華人民共和國(guó)成立后，改革舊式采煤方法，將落后的穿硐室、高落式、殘柱式、房柱式、刀柱式等采煤方法逐漸改革為長(zhǎng)壁式采煤方法。20世紀(jì)60年代，我國(guó)煤礦回采工作面采用金屬支護(hù)取代木支護(hù)，逐步淘汰落后的柱式體系采煤法，開(kāi)始夯實(shí)壁式采煤法的主體地位。20世紀(jì)70年代，伴隨著滾筒采煤機(jī)的問(wèn)世，采煤機(jī)、單體支柱、金屬頂梁和刮板輸送機(jī)配套的普通機(jī)械化采煤方法逐步推廣與應(yīng)用。20世紀(jì)70年代后期，單體液壓支柱研發(fā)成功并大規(guī)模推廣，使得普采逐漸發(fā)展為高檔普采，提高了資源回收率，改善了工人勞動(dòng)環(huán)境和安全生產(chǎn)條件。

該階段，產(chǎn)能不足以支撐社會(huì)主義建設(shè)是行業(yè)發(fā)展面臨的主要矛盾，薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)制約了煤炭產(chǎn)能的提升，同時(shí)生產(chǎn)安全得不到保障。為此，全行業(yè)勠力同心，通過(guò)技術(shù)引進(jìn)與改造使得我國(guó)煤炭產(chǎn)量由1949年的3 200萬(wàn)t迅速提升到1977年的5.51億t；百萬(wàn)噸死亡率由1949年的22.28%降至1977年的9.95%。

2.1.2 第2階段(1978—1993年)：煤炭工業(yè)發(fā)展改革階段

20世紀(jì)70—80年代是我國(guó)綜采技術(shù)的起步和發(fā)展階段，煤炭行業(yè)掀起了新一輪采煤工藝革新。1978年，我國(guó)引進(jìn)了100套綜采成套裝備，開(kāi)啟了綜合機(jī)械化生產(chǎn)時(shí)代；80年代，引進(jìn)和研發(fā)了放頂煤開(kāi)采技術(shù)；1990年，年產(chǎn)25萬(wàn)t的水煤漿試驗(yàn)廠開(kāi)工建設(shè)，探索了水煤漿代油并減少環(huán)境污染的新途徑。

該階段，隨著改革開(kāi)放的實(shí)施，社會(huì)經(jīng)濟(jì)對(duì)煤炭的需求進(jìn)一步激增，地方鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦粗放發(fā)展，供需緊張與安全問(wèn)題仍是行業(yè)面臨的主要矛盾。綜采技術(shù)的推廣普及使我國(guó)煤炭產(chǎn)量由1978年的6.18億t提升到1993年的11.5億t，百萬(wàn)噸死亡率由1978年的9.44%降到1993年的4.78%；同時(shí)，原煤入選率由1978年的16.7%提高到1990年的17.7%。

2.1.3 第3階段(1994—2005年)：潔凈煤技術(shù)框架形成階段

20世紀(jì)80年代美國(guó)率先提出潔凈煤技術(shù)，我國(guó)從20世紀(jì)90年代初開(kāi)始重視煤炭清潔利用，以解決煤炭利用引起的環(huán)境問(wèn)題。1994年2月，國(guó)務(wù)院召開(kāi)了“關(guān)于研究我國(guó)大力開(kāi)發(fā)推廣潔凈煤技術(shù)問(wèn)題會(huì)議”，確定成立了國(guó)家潔凈煤技術(shù)開(kāi)發(fā)推廣領(lǐng)導(dǎo)小組。1997年，發(fā)布了《中國(guó)潔凈煤技術(shù)“九五”計(jì)劃和2010年發(fā)展綱要》，確立了我國(guó)潔凈煤技術(shù)發(fā)展框架。2001年，首次將“潔凈煤技術(shù)”作為能源技術(shù)領(lǐng)域兩大主題之一，支持煤液化、水煤漿氣化和干煤粉加壓氣化、IGCC電站模擬、高效超臨界發(fā)電、低成本脫硫脫硝等技術(shù)研發(fā)和工業(yè)示范。

該階段，改革開(kāi)放持續(xù)推進(jìn)，煤炭生產(chǎn)方式和結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，行業(yè)糾正了粗放型發(fā)展模式，高產(chǎn)高效大型現(xiàn)代化煤礦涌現(xiàn)，煤炭開(kāi)發(fā)的質(zhì)和量均大幅提高。然而煤炭開(kāi)發(fā)利用導(dǎo)致的環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始凸顯，行業(yè)內(nèi)學(xué)者與時(shí)俱進(jìn)，在煤炭開(kāi)發(fā)方面，以錢(qián)鳴高院士提出的“綠色開(kāi)采”技術(shù)體系為代表的科學(xué)采礦思想深入人心；在利用方面，通過(guò)煤轉(zhuǎn)化等系列研究促進(jìn)了我國(guó)潔凈煤技術(shù)框架形成，推動(dòng)了潔凈煤技術(shù)的快速發(fā)展。全國(guó)原煤入選率由1995年的15.6%提高到2005年的33%，煤矸石綜合利用率由1995年的23.5%提高至2005年的59%，同年全國(guó)煤炭礦井水平均利用率為20.3%，煤礦土地復(fù)墾率為24%。

2.1.4 第4階段(2006—2016年)：煤炭清潔高效利用發(fā)展階段

《國(guó)家中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要(2006—2020年)》和《“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃發(fā)展綱要》將“煤的清潔高效開(kāi)發(fā)利用”確立為優(yōu)先主題，明確提出促進(jìn)煤炭的清潔高效利用，發(fā)展煤炭清潔、高效、安全開(kāi)發(fā)和利用技術(shù)。

該階段，我國(guó)煤炭資源開(kāi)發(fā)利用理論與技術(shù)進(jìn)步顯著，安全高效綠色清潔的共識(shí)進(jìn)一步凝聚。謝克昌院士提出要“科學(xué)認(rèn)識(shí)煤化工”，謝和平院士呼吁提高“科學(xué)產(chǎn)能”，袁亮院士提出“精準(zhǔn)開(kāi)采”構(gòu)想，一系列適應(yīng)“煤的清潔高效開(kāi)發(fā)利用”的指導(dǎo)思想涌現(xiàn)；同時(shí)，將“燃煤污染物綜合控制和利用的技術(shù)與裝備”等確定為優(yōu)先主題的重點(diǎn)研究?jī)?nèi)容。2016年原煤入選率68.9%，比2005年提高35%；煤矸石綜合利用率保持較高水平，由2008年的60%穩(wěn)步保持到2016年的66.4%；礦井水利用率由2008年的48.5%提高到2016年的70.6%；煤礦土地復(fù)墾率由2005年的24%提升至2016年的48%。

2.1.5 第5階段(2017—)：煤炭高質(zhì)量發(fā)展階段

黨的十九大提出，我國(guó)經(jīng)濟(jì)由高速增長(zhǎng)階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段。煤炭行業(yè)也由總量型去產(chǎn)能轉(zhuǎn)向系統(tǒng)型去產(chǎn)能，由單一燃料向燃料與原料并重轉(zhuǎn)變。

該階段，“清潔低碳、綠色安全、智能高效、多元協(xié)同”是煤炭高質(zhì)量發(fā)展的主基調(diào)。筆者與王國(guó)法院士共同提出“煤礦智能化是煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐”，彭蘇萍院士提出黃河流域礦區(qū)生態(tài)保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展構(gòu)想，武強(qiáng)院士提出解決礦山環(huán)境問(wèn)題的“九節(jié)鞭”，眾多專家學(xué)者逐漸關(guān)注廢棄礦井再利用等問(wèn)題，碳減排系列技術(shù)路徑也相繼提出；同時(shí)成功研發(fā)超低排放限制的煤電機(jī)組、大型重介質(zhì)旋流器選煤技術(shù)、新一代空氣重介干法選煤技術(shù)和大型全粒度級(jí)復(fù)合式干法分選技術(shù)；以煤制油、煤制氣、煤制烯烴、煤制乙二醇為主的現(xiàn)代煤化工，無(wú)論在關(guān)鍵技術(shù)還是核心裝備自主化上都取得了重大突破。全國(guó)原煤入選率由2017年的70.2%提高到2020年的74.1%；煤矸石綜合利用率由2017年的67.3%穩(wěn)步保持到2020年的72.2%；礦井水綜合利用率穩(wěn)步保持至72.2%；土地復(fù)墾率由2017年的49%提升至2020年的57%(圖4)。

圖4 1978—2020年原煤入選率和入選煤量Fig.4 Rate and amount of selected raw coal in 1978-2020

2.2 碳達(dá)峰、碳中和背景下煤炭科技創(chuàng)新需求

美國(guó)、日本、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家均把能源技術(shù)創(chuàng)新視為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的突破口，力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)化石能源的低碳化革命。面對(duì)新時(shí)代賦予煤炭行業(yè)的新定位和新要求，伴隨著煤炭產(chǎn)業(yè)綠色低碳轉(zhuǎn)型步伐加快，我國(guó)更加需要?jiǎng)?chuàng)新低碳科技，在煤炭開(kāi)發(fā)、利用、環(huán)境保護(hù)、煤炭與新能源協(xié)同等領(lǐng)域加強(qiáng)科技攻關(guān)與任務(wù)布局。

..煤炭智能綠色開(kāi)采水平亟待提高

發(fā)達(dá)國(guó)家積極發(fā)展智能制造，制定了智能制造戰(zhàn)略，提升了智能化裝備設(shè)計(jì)制造水平和可靠性水平，如德國(guó)推出了工業(yè)4.0、美國(guó)積極布局工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、澳大利亞廣泛推廣長(zhǎng)壁工作面自動(dòng)化技術(shù)和三維移動(dòng)定位技術(shù)、日本小松和德國(guó)艾克夫也開(kāi)始在智能采礦領(lǐng)域推廣裝備。

近年來(lái)，我國(guó)加速推進(jìn)煤礦智能化建設(shè)，截至2021年年底，全國(guó)智能化采掘工作面達(dá)687個(gè)，其中采煤工作面431個(gè)，掘進(jìn)工作面256個(gè)，并有26種煤礦機(jī)器人在煤礦現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)不同程度的應(yīng)用。但煤炭行業(yè)智能化發(fā)展水平整體仍處于示范培育階段，在智能開(kāi)采基礎(chǔ)理論、智能地質(zhì)保障、智能快掘、大型設(shè)備聯(lián)動(dòng)控制、智能感知與決策等領(lǐng)域存在技術(shù)短板，煤炭開(kāi)發(fā)與物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、5G通信等新一代信息技術(shù)融合也亟需加強(qiáng)。

此外，我國(guó)構(gòu)建的以充填開(kāi)采、煤與瓦斯共采、保水開(kāi)采、優(yōu)質(zhì)遺煤精采細(xì)采、無(wú)煤柱開(kāi)采等為主的綠色開(kāi)采理論與技術(shù)體系，亟需加強(qiáng)綠色開(kāi)采模式、開(kāi)采設(shè)計(jì)和技術(shù)裝備等方面研究。同時(shí)，隨著煤炭開(kāi)發(fā)重心向西部轉(zhuǎn)移，亟需針對(duì)西部生態(tài)脆弱區(qū)攻關(guān)低損害開(kāi)采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)理論與技術(shù)，形成礦區(qū)環(huán)境采動(dòng)損傷精準(zhǔn)監(jiān)測(cè)感知與控制、礦區(qū)生態(tài)健康預(yù)警與修復(fù)技術(shù)體系等。

..煤炭清潔高效低碳利用任重道遠(yuǎn)

在700 ℃超超臨界發(fā)電、先進(jìn)IGCC/IGFC及多聯(lián)產(chǎn)等領(lǐng)域，美國(guó)、日本、歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家超前部署，商業(yè)化應(yīng)用走在世界前列。在煤炭深加工及CO捕集循環(huán)利用方面，美國(guó)積極部署煤基高性能材料、煤基電池材料、煤基復(fù)合建筑材料等研發(fā)，并于2020年投入2.7億美元支持CCUS項(xiàng)目發(fā)展。

近年來(lái)，我國(guó)已形成了包含煤炭分選、提質(zhì)加工、清潔轉(zhuǎn)化與污染物控制的潔凈煤技術(shù)體系，在燃煤超低排放發(fā)電、高效煤粉型和水煤漿工業(yè)鍋爐、現(xiàn)代煤化工等領(lǐng)域取得重大技術(shù)突破，能源利用效率不斷上升，環(huán)保水平不斷提高。但受地區(qū)和企業(yè)間煤炭清潔利用技術(shù)發(fā)展不平衡、核心技術(shù)自主創(chuàng)新能力短板、管理機(jī)制與政策環(huán)境不完善等多因素制約，我國(guó)煤炭清潔利用水平還存在差距，仍亟待加強(qiáng)科技創(chuàng)新、提升煤炭清潔利用效率和質(zhì)量。

在煤炭產(chǎn)業(yè)低碳轉(zhuǎn)型背景下，未來(lái)亟需對(duì)700 ℃等級(jí)高溫合金材料、低階煤規(guī)模化提質(zhì)利用、煤炭轉(zhuǎn)化與產(chǎn)品深加工成套裝置、低成本CCUS等領(lǐng)域持續(xù)加大核心技術(shù)攻關(guān)，推動(dòng)煤炭清潔低碳利用。

..煤炭開(kāi)發(fā)利用生態(tài)環(huán)境形勢(shì)依然嚴(yán)峻

發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)嚴(yán)格立法、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移、技術(shù)進(jìn)步等手段促進(jìn)環(huán)境質(zhì)量改善，在煤礦開(kāi)采前就已設(shè)計(jì)好污染物處理、固廢利用、土地復(fù)墾等措施，實(shí)現(xiàn)了水、氣、渣等廢棄物的無(wú)害、減量、資源化利用。

我國(guó)在低濃度瓦斯利用、礦井余熱回收、煤礦低品位熱能利用、采煤沉陷區(qū)治理、礦井生態(tài)環(huán)境修復(fù)和礦井粉塵防治等節(jié)能環(huán)保與職業(yè)健康領(lǐng)域取得進(jìn)展。但仍面臨殘采區(qū)遺煤/關(guān)閉礦井空間/礦井水/地?zé)?瓦斯等資源利用率低、采動(dòng)塌陷面積大、產(chǎn)生大宗固體廢物和煤礦職業(yè)危害等棘手問(wèn)題。同時(shí)，在煤化工廢水協(xié)同治理、煤電污染物一體化脫除、大宗固廢綜合利用等領(lǐng)域仍存在核心技術(shù)短板，亟需開(kāi)展攻關(guān)研究以不斷提高污染控制效率、降低污染控制成本和能耗。此外，針對(duì)黃河流域煤炭資源綠色開(kāi)采與生態(tài)修復(fù)的高要求，亟需研發(fā)煤水資源協(xié)調(diào)開(kāi)采技術(shù)、采空沉陷區(qū)精細(xì)治理與安全高效利用技術(shù)、局部精準(zhǔn)充填技術(shù)、井下采—選—充一體化技術(shù)及裝備、礦區(qū)固廢資源利用技術(shù)等。

..煤炭與清潔能源協(xié)同發(fā)展處于起步階段

發(fā)達(dá)國(guó)家已掌握煤炭轉(zhuǎn)化、綠電制氫、光熱發(fā)電、先進(jìn)燃料電池等核心技術(shù)，初步實(shí)現(xiàn)了煤炭與清潔能源協(xié)同發(fā)展，既有利于煤炭行業(yè)碳減排，又可大幅提升清潔能源應(yīng)用規(guī)模。

隨著我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)任務(wù)的落實(shí)，在大規(guī)模低成本儲(chǔ)能尚未突破、以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)尚在構(gòu)建的情況下，靈活性煤電機(jī)組是未來(lái)可再生能源大規(guī)模發(fā)展和系統(tǒng)運(yùn)行的堅(jiān)強(qiáng)后盾和支撐，高比例可再生能源接入能源系統(tǒng)需要依靠煤炭和煤電支撐，煤炭安全兜底保障作用仍需進(jìn)一步強(qiáng)化。

當(dāng)前，我國(guó)煤炭與清潔能源協(xié)同耦合利用主要體現(xiàn)在電力調(diào)配上，未來(lái)亟需開(kāi)展煤炭與清潔能源在化學(xué)轉(zhuǎn)化、電力、熱力等多場(chǎng)景下的深度協(xié)同研究，攻關(guān)風(fēng)能、水能、太陽(yáng)能等發(fā)電制氫與煤轉(zhuǎn)化過(guò)程耦合、生物質(zhì)能與煤形成共轉(zhuǎn)化(如共熱解、共氣化、共液化)等多項(xiàng)深度耦合技術(shù)，協(xié)同提升能源系統(tǒng)整體用能效率。

3 創(chuàng)新領(lǐng)“路”:綠色低碳技術(shù)重點(diǎn)方向

創(chuàng)新綠色低碳技術(shù)不僅是當(dāng)前煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的需要，也是國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的熱點(diǎn)。結(jié)合短期與中長(zhǎng)期目標(biāo)，統(tǒng)籌穩(wěn)增長(zhǎng)與調(diào)結(jié)構(gòu)，圍繞升級(jí)換代、低碳融合、顛覆突破、負(fù)碳固碳四大技術(shù)類型，提出煤炭未來(lái)的綠色低碳科技創(chuàng)新重點(diǎn)方向。根據(jù)煤炭行業(yè)綠色低碳技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與態(tài)勢(shì)，現(xiàn)有低碳升級(jí)技術(shù)在2025年左右可實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用推廣。2025年前，主要進(jìn)行低碳融合技術(shù)與負(fù)碳技術(shù)的攻關(guān)；2025—2030年，開(kāi)展技術(shù)試驗(yàn)與示范，并根據(jù)技術(shù)成熟度和減碳需求適時(shí)規(guī)?；瘧?yīng)用推廣；2030年前，主要目標(biāo)是完成重大顛覆突破技術(shù)的集中攻關(guān)和試驗(yàn)示范；2030年后，取得突破的技術(shù)進(jìn)行規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模減碳，為2060年實(shí)現(xiàn)碳中和奠定基礎(chǔ)。綠色低碳技術(shù)發(fā)展路線如圖5所示。

圖5 綠色低碳技術(shù)發(fā)展路線Fig.5 Green and low-carbontechnology development roadmap

3.1 升級(jí)換代技術(shù)

..智能綠色開(kāi)采

(1)精準(zhǔn)地質(zhì)探測(cè)與4D-GIS系統(tǒng)。研發(fā)基于隨掘、隨采、隨鉆的智能精準(zhǔn)探測(cè)技術(shù)與裝備，形成快速掘進(jìn)工作面地質(zhì)異常體超前探測(cè)、智能開(kāi)采工作面探—掘—采一體化協(xié)同動(dòng)態(tài)探測(cè)、煤礦井下鉆孔徑向探測(cè)等關(guān)鍵技術(shù)與裝備；研發(fā)面向智能開(kāi)采的“透明礦井”構(gòu)建與綜合預(yù)測(cè)技術(shù)，開(kāi)發(fā)礦井三維地質(zhì)信息系統(tǒng)等。

(2)煤礦智能快速掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)。研究掘進(jìn)設(shè)備可靠性、巷道圍巖狀態(tài)在線感知、巷道圍巖時(shí)效控制、低能耗高效截割、掘進(jìn)粉塵綜合防治等五類智能掘進(jìn)保障技術(shù)；攻克掘錨(探)一體化、自動(dòng)截割、智能支護(hù)、掘進(jìn)導(dǎo)航、遠(yuǎn)程集控等智能掘進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)井下空間定位導(dǎo)航新技術(shù)、掘錨一體機(jī)器人、掘進(jìn)工作面高精度智能感知與數(shù)字孿生、掘進(jìn)系統(tǒng)平臺(tái)化等。

(3)智能無(wú)人開(kāi)采成套技術(shù)。攻關(guān)采煤機(jī)自適應(yīng)割煤和自主感知防碰撞系統(tǒng)、基于煤流量智能感知的協(xié)同聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)、工作綜機(jī)裝備與超前支架系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等；研發(fā)綜采設(shè)備的精準(zhǔn)定位與導(dǎo)航技術(shù)、薄煤層和9 m以上超大采高可靠采煤裝備、綜采設(shè)備群智能自適應(yīng)協(xié)同推進(jìn)技術(shù)與裝備等。

(4)煤礦綠色開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)。研究基于西部煤炭主產(chǎn)區(qū)的煤炭開(kāi)采地下水運(yùn)移規(guī)律、地表生態(tài)損傷機(jī)理和固體廢棄物有毒物質(zhì)遷移變化規(guī)律，攻克優(yōu)質(zhì)難采遺留煤炭資源精采細(xì)采技術(shù)、地下水保護(hù)和生態(tài)減損的開(kāi)采工藝、西部礦井水井下儲(chǔ)用和地表生態(tài)恢復(fù)重建技術(shù)、東中西不同采煤區(qū)的地表植被修復(fù)技術(shù)等。

..清潔低碳利用

(1)超超臨界發(fā)電技術(shù)。研制超超臨界發(fā)電技術(shù)高溫材料，開(kāi)發(fā)630 ℃超超臨界二次再熱技術(shù)、650 ℃/700 ℃超超臨界發(fā)電技術(shù)；開(kāi)發(fā)適合我國(guó)電網(wǎng)需求的大容量、高參數(shù)靈活調(diào)峰下一代超超臨界發(fā)電機(jī)組技術(shù)；強(qiáng)化機(jī)組潔凈化發(fā)電技術(shù)，研究現(xiàn)有機(jī)組NO、SO、汞、SO等污染物生成與排放規(guī)律，實(shí)現(xiàn)燃煤發(fā)電的超低排放。

(2)新型煤氣化和煤與有機(jī)廢氣物協(xié)同氣化技術(shù)。突破催化氣化、加氫氣化等新一代煤氣化關(guān)鍵技術(shù)，研發(fā)催化氣化反應(yīng)催化劑，開(kāi)發(fā)新型加壓流化床工藝和反應(yīng)器、高溫高壓氫氣加氧噴嘴、加氫氣化爐等關(guān)鍵技術(shù)；研發(fā)煤與城市垃圾、生物質(zhì)共氣化技術(shù)，高溫垃圾氣化裝備，共氣化示范裝置；研發(fā)面向大規(guī)模煤制工業(yè)清潔燃?xì)獾撵`活氣化技術(shù)，低焦油或無(wú)焦油的新型固定床氣化技術(shù)，研究大型氣化爐不同溫度區(qū)間的反應(yīng)段結(jié)構(gòu)，調(diào)整產(chǎn)物分布，研究含塵焦油的回用分布器或反應(yīng)器頂部的內(nèi)件結(jié)構(gòu)，使大型化氣化爐產(chǎn)潔凈焦油，不同水質(zhì)污水的回用技術(shù)；實(shí)現(xiàn)新一代煤氣化，降低裝置投資和運(yùn)行成本；促進(jìn)油氣聯(lián)產(chǎn)大型柔性氣化，提高甲烷產(chǎn)率、降低高壓蒸汽消耗、減少污水排放量、縮小酚氨回收規(guī)模。

(3)煤經(jīng)合成氣一步法制化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)。煤經(jīng)合成氣一步法轉(zhuǎn)化液體燃料和高值化學(xué)品技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤氣化合成氣不需水煤氣變換，一步高選擇性合成目標(biāo)化學(xué)品，可大幅減少水耗和能耗。煤經(jīng)合成氣一步法制化學(xué)品技術(shù)制烯烴在陜西榆林進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，制取了高品質(zhì)汽油、芳烴和含氧化合物。未來(lái)重點(diǎn)攻關(guān)方向是新型功能催化劑的研究。

..煤礦瓦斯抽采利用

(1)關(guān)閉礦井瓦斯抽采技術(shù)。開(kāi)發(fā)關(guān)閉礦井煤層氣資源評(píng)價(jià)及“甜點(diǎn)”優(yōu)選技術(shù)，研制關(guān)閉礦井煤層氣立體全空間精準(zhǔn)探測(cè)技術(shù)與裝備、礦井“呼吸”監(jiān)測(cè)技術(shù)及瓦斯抽采裝備等。

(2)低濃度瓦斯高效利用技術(shù)。研究高分離系數(shù)、低成本的新型膜材料，優(yōu)化復(fù)合膜材料的結(jié)構(gòu)、極性、磁性等屬性；開(kāi)發(fā)多屬性復(fù)合膜法提濃技術(shù)及裝備，研究CH運(yùn)移規(guī)律和水合物生成熱力學(xué)機(jī)理，研制水合反應(yīng)器，開(kāi)發(fā)吸附-水合耦合分離提純工藝技術(shù)及成套裝備，研究高效能的吸收液，并開(kāi)發(fā)溶液吸收分離技術(shù)及裝備。

(3)低品位氣源分布式發(fā)電技術(shù)。研究多能互補(bǔ)基礎(chǔ)理論，研發(fā)瓦斯發(fā)電、地?zé)?、太?yáng)能、風(fēng)能多能互補(bǔ)技術(shù)及裝備及示范；研制分布式煤層氣資源儲(chǔ)能技術(shù)及裝備；開(kāi)發(fā)低濃度煤層氣與抽采管路內(nèi)高濃度煤層氣、煤制氣管網(wǎng)內(nèi)氣體及其他可配高濃度氣體的智能混配技術(shù)及裝備。

..礦區(qū)生態(tài)修復(fù)碳匯

(1)黃河流域煤炭開(kāi)發(fā)生態(tài)修復(fù)機(jī)制與關(guān)鍵技術(shù)。圍繞黃土區(qū)、風(fēng)沙區(qū)、沖積平原區(qū)，研究煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境因子以及生態(tài)系統(tǒng)功能與結(jié)構(gòu)的影響過(guò)程及演變規(guī)律；基于黃河流域不同區(qū)域煤炭開(kāi)發(fā)的生態(tài)環(huán)境影響特征，結(jié)合區(qū)域地理環(huán)境特征及社會(huì)需求，研究流域煤礦脆弱區(qū)開(kāi)發(fā)過(guò)程對(duì)水土流失、水沙運(yùn)移、土壤提質(zhì)、生態(tài)重構(gòu)的影響程度與范圍，揭示沖積平原煤礦區(qū)濕地生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)原理，開(kāi)發(fā)耕地生產(chǎn)力受損修復(fù)方法。

(2)礦區(qū)碳匯管理技術(shù)。研究礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)對(duì)區(qū)域發(fā)展的影響，核算碳匯量和碳排放量等，分析影響因素，并對(duì)未來(lái)情景進(jìn)行預(yù)測(cè)；確定碳管理的干預(yù)、對(duì)策及權(quán)衡的途徑，研究實(shí)現(xiàn)增匯目標(biāo)需采取的具體操作。

3.2 低碳融合技術(shù)

..礦井空間開(kāi)發(fā)利用

系統(tǒng)評(píng)價(jià)井工煤礦地下空間地質(zhì)存儲(chǔ)的適應(yīng)性和可改造性，開(kāi)展關(guān)閉礦井地下空間資源定量評(píng)估；選擇地?zé)豳Y源豐富的廢棄礦井，研發(fā)地?zé)豳Y源反季節(jié)循環(huán)利用技術(shù)和關(guān)鍵裝備、設(shè)計(jì)智能監(jiān)控系統(tǒng)；推進(jìn)廢棄礦井地下倉(cāng)儲(chǔ)、煤層氣抽采等其他綜合利用技術(shù)的應(yīng)用，并建設(shè)廢棄礦井地下空間資源利用示范工程。同時(shí)，針對(duì)煤礦地下建設(shè)抽水蓄能電站、壓縮空氣蓄能、儲(chǔ)油、儲(chǔ)氣、地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)等不同利用方式的空間條件要求，開(kāi)展圍巖適應(yīng)性評(píng)價(jià)與改造，研究長(zhǎng)期蓄水和循環(huán)放水條件下煤巖流固耦合行為與響應(yīng)特征，及礦井和巷道等儲(chǔ)水庫(kù)長(zhǎng)期穩(wěn)定性、安全性和密閉性技術(shù)。

..綠氫、綠電與煤炭轉(zhuǎn)化融合

(1)大規(guī)模低成本綠氫制備技術(shù)。研發(fā)超低載量或有序化膜電極、低成本高性能的隔膜材料、膜電極、雙極板等減少貴金屬催化劑用量等，攻克適應(yīng)寬功率波動(dòng)的大容量電解制氫設(shè)備及其大容量線性擴(kuò)容集成與調(diào)控技術(shù)。

(2)綠氫與煤化工耦合關(guān)鍵技術(shù)。研究提升耦合過(guò)程系統(tǒng)的運(yùn)行效率和穩(wěn)定性相關(guān)技術(shù)，創(chuàng)新煤化工自身技術(shù)及其耦合模式。

..煤與生物質(zhì)、廢棄物協(xié)同利用

研發(fā)適用于難燃煤、生物質(zhì)及其他有機(jī)固廢等多燃料的類流態(tài)化回轉(zhuǎn)爐頭燃燒器技術(shù)及鍋爐系統(tǒng)；開(kāi)發(fā)二元低碳耦合粉體燃料預(yù)處理技術(shù)及裝備；研發(fā)制粉外加劑種類、添加比例以及配套低溫脫硝技術(shù)及裝備。

..地?zé)豳Y源利用

研發(fā)水熱型地?zé)豳Y源精準(zhǔn)勘查與評(píng)價(jià)、生產(chǎn)礦井煤-熱協(xié)調(diào)共采理論與關(guān)鍵技術(shù)、關(guān)閉礦井氣-水熱聯(lián)采技術(shù)與裝備、園區(qū)地?zé)?多能冷熱聯(lián)供、余熱回收與高效儲(chǔ)能、污水固廢處理與循環(huán)利用等技術(shù)裝備。

3.3 顛覆突破技術(shù)

..井下流態(tài)化開(kāi)采與轉(zhuǎn)化一體化

研發(fā)深部原位流態(tài)化開(kāi)采的地質(zhì)保障技術(shù)、精準(zhǔn)導(dǎo)航技術(shù)、智能開(kāi)拓布局技術(shù)、智能化分選技術(shù)；研發(fā)深部原位采-選-充-電-氣-熱一體化流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)、無(wú)人化智能輸送與提升技術(shù)；研發(fā)深部原位能量誘導(dǎo)物理破碎流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)、化學(xué)轉(zhuǎn)化流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)、生物降解流態(tài)化開(kāi)采技術(shù)和煤粉爆燃發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)等。

..煤基高能燃料合成

突破煤制高能燃料和高值化學(xué)品關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建煤基組分定向制備高能液體燃料理論，研制相關(guān)過(guò)程核心裝置，開(kāi)發(fā)特種蠟、PAO潤(rùn)滑油、特殊取代基芳烴和混合醇等高值油品和化學(xué)品。

..先進(jìn)煤基炭素材料制備

研究煤基石墨化結(jié)構(gòu)材料(高性能石墨、石墨烯、碳納米管、富勒烯)、碳基儲(chǔ)能材料(多孔炭、負(fù)極材料)、碳纖維及其復(fù)材等功能碳材料制備的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和工程基礎(chǔ)問(wèn)題，構(gòu)建高性能鋰離子電池、燃料電池和超級(jí)電容器等儲(chǔ)能器件，開(kāi)發(fā)能量密度高、功率密度高、循環(huán)壽命長(zhǎng)和安全性高的器件制備技術(shù)。

..深部原位CO與CH制氫

研究井下甲烷、CO原位制氫低溫化技術(shù)，基于羧甲基纖維素鈉(CMC)礦化電池原理，開(kāi)展陽(yáng)極氣體室催化劑改性，建立重整、制氫、產(chǎn)堿、制酸、發(fā)電一體化技術(shù)體系；此外，研究井下甲烷、CO原位制氫高溫化技術(shù)，改進(jìn)質(zhì)子傳導(dǎo)的高溫固體氧化物燃料電池技術(shù)，研發(fā)新型燃料電池。

3.4 負(fù)碳固碳技術(shù)

聚焦亞臨界及超臨界CO在多孔介質(zhì)中的運(yùn)移特性研究，開(kāi)發(fā)CO在常規(guī)煤巖儲(chǔ)層、常規(guī)及非常規(guī)油氣儲(chǔ)層、深部咸水層和深海巖層中的封存技術(shù)，研究CO電化學(xué)捕集技術(shù)，CO驅(qū)替置換煤層氣、石油、頁(yè)巖氣和可燃冰等技術(shù)，研究CO制金剛石、CO加氫制甲醇和CO合成聚氨酯等技術(shù)。

..煤礦采空區(qū)、殘采區(qū)、關(guān)閉礦井封存CO

研發(fā)煤礦采空區(qū)、殘采區(qū)、關(guān)閉空間井下空間封存CO的機(jī)理、地質(zhì)條件、精準(zhǔn)智能監(jiān)測(cè)、封存穩(wěn)定性控制研究，開(kāi)展井下CO封存工程示范。

..CO驅(qū)油驅(qū)氣

開(kāi)展強(qiáng)化煤層氣開(kāi)采過(guò)程中甲烷脫附與CO吸附機(jī)理、CO-輕烴-巖石系統(tǒng)組分傳質(zhì)、相關(guān)組分在固體介質(zhì)表面吸附解析等基礎(chǔ)研究；研發(fā)吸附態(tài)CO監(jiān)測(cè)技術(shù)，研制驅(qū)煤層氣、頁(yè)巖氣與封存壓裂設(shè)備。

..CO電化學(xué)催化轉(zhuǎn)化捕集

研發(fā)高效低能耗CO吸收劑、吸附劑、膜材料對(duì)捕集CO的強(qiáng)化機(jī)制，攻克規(guī)模化儲(chǔ)備技術(shù)，突破大規(guī)模高效低能耗吸附法/膜分離法CO捕集技術(shù)和CO電化學(xué)捕集技術(shù)；研究提升有機(jī)電解液抗氧中毒能力，規(guī)模化制備有機(jī)電解液工藝，并開(kāi)發(fā)高電流密度捕集器件。

..CO礦化利用

研究地球大空間CO地質(zhì)平衡情形，開(kāi)發(fā)拓展除鈣、鎂元素礦物之外的礦物原料種類與規(guī)模，包括研究大規(guī)模采礦固廢副產(chǎn)物固化CO，影響礦化反應(yīng)的元素及先進(jìn)礦化技術(shù)、工藝、裝備，提高礦物/廢渣礦化反應(yīng)活性和效率、降低過(guò)程能耗工藝，煙氣CO直接礦化固定關(guān)鍵技術(shù)。

4 結(jié) 論

(1)由于我國(guó)以煤為主的能源稟賦現(xiàn)狀，在保障能源安全的前提下，推動(dòng)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的必然選擇，也是全面推動(dòng)能源安全新戰(zhàn)略向縱深發(fā)展的具體舉措。煤炭行業(yè)更加需要科技創(chuàng)新，需要用系統(tǒng)思維謀劃、從多個(gè)方面統(tǒng)籌未來(lái)煤炭科技發(fā)展路徑。

(2)以科學(xué)定“量”、綠色提“質(zhì)”、創(chuàng)新領(lǐng)“路”為綱，探索推進(jìn)煤炭消費(fèi)轉(zhuǎn)型升級(jí)的技術(shù)路徑。在日益嚴(yán)峻的能源安全形勢(shì)下，更好發(fā)揮煤炭兜底保障作用的前提是開(kāi)展煤炭安全區(qū)間研究，分析了安全區(qū)間上下限影響因素，提出了煤炭安全區(qū)間需要研究的科學(xué)命題。

(3)煤炭工業(yè)堅(jiān)持自我革命，經(jīng)歷了開(kāi)拓前進(jìn)、發(fā)展改革、潔凈煤技術(shù)框架形成、清潔高效利用發(fā)展和高質(zhì)量發(fā)展階段，將綠色低碳理念貫穿發(fā)展全過(guò)程。借鑒發(fā)達(dá)國(guó)家綠色低碳發(fā)展經(jīng)驗(yàn)，我國(guó)仍需在煤炭智能綠色開(kāi)采、清潔高效低碳利用、煤炭開(kāi)發(fā)利用生態(tài)環(huán)境保護(hù)、煤炭與清潔能源協(xié)同發(fā)展等方面加強(qiáng)科技攻關(guān)與任務(wù)布局。

(4)結(jié)合短期與中長(zhǎng)期目標(biāo)，統(tǒng)籌穩(wěn)增長(zhǎng)與調(diào)結(jié)構(gòu)，圍繞升級(jí)換代、低碳融合、顛覆突破、負(fù)碳固碳四大技術(shù)類型，提出了煤炭未來(lái)的綠色低碳科技創(chuàng)新重點(diǎn)方向，為新形式下煤炭綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的相關(guān)科技政策制定提供決策參考，對(duì)引導(dǎo)煤炭行業(yè)順應(yīng)能源革命新形勢(shì)、滿足行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展新要求、抓住世界經(jīng)濟(jì)和能源格局調(diào)整新機(jī)遇具有重要意義。

[1] 中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì). 中國(guó)煤炭工業(yè)壯麗七十年——煤炭生態(tài)文明建設(shè)(煤炭清潔利用)篇(1949—2019)[M].北京：應(yīng)急管理出版社,2019.

[2] 中華人民共和國(guó)國(guó)務(wù)院新聞辦公室.新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展[N]. 人民日?qǐng)?bào), 2020-12-22.

Information Office of the State Council of the People’s Republic of China. China’s energy development in the new era[N]. People’s Daily, 2020-12-22.

[3] 曾鳴,申煒杰. 如何在保證能源安全與經(jīng)濟(jì)的前提下順利實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)? [N]. 國(guó)家電網(wǎng)報(bào),2021-06-07.

ZENG Ming, SHEN Weijie. How to successfully achieve the dual-carbon goal under the premise of ensuring energy security and economy[N]. National Grid News,2021-06-07.

[4] 中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì).2020煤炭行業(yè)發(fā)展年度報(bào)告[R]. 北京:中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì),2021.

China National Coal Association. 2020 annual report on coal industry development[R]. Beijing: China National Coal Association, 2021.

[5] 謝和平,任世華,謝亞辰,等.碳中和目標(biāo)下煤炭行業(yè)發(fā)展機(jī)遇[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(7):2197-2211.

XIE Heping, REN Shihua, XIE Yachen, et al. Development opportunities of the coal industry towards the goal of carbon neutrality[J].Journal of China Coal Society,2021,46(7): 2197-2211.

[6] 劉峰,曹文君,張建明,等.我國(guó)煤炭工業(yè)科技創(chuàng)新進(jìn)展及“十四五”發(fā)展方向[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(1):1-15.

LIU Feng, CAO Wenjun, ZHANG Jianming, et al. Current technological innovation and development direction of the 14th Five-Year Plan period in China coal industry[J]. Journal of China Coal Society, 2021, 46(1):1-15.

[7] 中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì).煤炭工業(yè)“十四五”高質(zhì)量發(fā)展指導(dǎo)意見(jiàn)[R]．北京: 中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì),2021.

China National Coal Association. Guiding opinions on high-quality development of coal industry during the 14th Five-Year Plan[R]. Beijing: China National Coal Association, 2021.

[8] 于宏源.地緣安全中的體系均衡:新時(shí)期中國(guó)能源安全的挑戰(zhàn)與應(yīng)對(duì)[J].西亞非洲,2019(4):143-160.

YU Hongyuan. System equilibrium in geo-security:Challenges and responses to China’s energy security in the new era[J]. West Asia Africa, 2019(4):143-160.

[9] 吳磊,楊澤榆.國(guó)際能源轉(zhuǎn)型與中東石油[J].西亞非洲,2018(5):142-160.

WU Lei, YANG Zeyu. International energy transitions and the Middle East oil[J]. West Asia Africa, 2018(5):142-160.

[10] 宋敏,王宏新,王巖,等.能源系統(tǒng)面對(duì)氣候變化的脆弱性與適應(yīng)舉措研究[J].中國(guó)能源,2021,43(1):26-32.

SONG Min, WANG Hongxin, WANG Yan, et al. Research on vulnerability of energy system facing climate change and adaptation measures[J]. Energy of China,2021,43(1):26-32.

[11] 王國(guó)法,趙路正,龐義輝，等.煤炭智能柔性開(kāi)發(fā)供給體系模型與技術(shù)架構(gòu)[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2021,49(12):1-10.

WANG Guofa, ZHAO Luzheng, PANG Yihui,et al.Smart flexible supply system model and technical framework of coal development[J]. Coal Science and Technology,2021,49(12):1-10.

[12] 國(guó)家統(tǒng)計(jì)局.中華人民共和國(guó)2020年國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)[R].北京:國(guó)家統(tǒng)計(jì)局,2021.

National Bureau of Statistics. Statistical Bulletin of the People’s Republic of China on national economic and social development in 2020[R]. Beijing:National Bureau of Statistics,2021.

[13] 王國(guó)法,任世華,龐義輝, 等.煤炭工業(yè)“十三五”發(fā)展成效與“雙碳”目標(biāo)實(shí)施路徑[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2021,49(9):1-8.

WANG Guofa, REN Shihua, PANG Yihui, et al. Development achievements of China’s coal industry during the 13th Five-Year Plan period and implementation path of“dual carbon”target[J].Coal Science and Technology, 2021,49(9):1-8.

[14] 王仲穎,白泉,蘇銘,等.建設(shè)現(xiàn)代能源體系做好“十四五”能源發(fā)展和改革工作[J].宏觀經(jīng)濟(jì)管理,2021(5):46-53.

WANG Zhongying, BAI Quan, SU Ming, et al. Build a modern energy system and do a good job in energy development and reform during the 14th Five-Year Plan[J].Macroeconomic Management,2021(5):46-53.

[15] 郭金棟,王恩元.煤炭能源安全測(cè)度指標(biāo)體系與綜合評(píng)價(jià)[J].中國(guó)安全科學(xué)學(xué)報(bào),2010,20(11):112-118.

GUO Jindong, WANG Enyuan. Measurement indicator system & comprehensive appraisal for coal energy security in China[J]. China Safety Science Journal,2010,20(11):112-118.

[16] 黎江峰. 中國(guó)戰(zhàn)略性能源礦產(chǎn)資源安全評(píng)估與調(diào)控研究[D].武漢:中國(guó)地質(zhì)大學(xué),2018.

LI Jiangfeng. Study on the Security Evaluation and regulation of strategic energy mineral resources of China[D]. Wuhan: China University of Geosciences,2018.

[17] 曾鳴,王永利,張碩,等.“十四五”能源規(guī)劃與“30·60”雙碳目標(biāo)實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的12個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題[J].中國(guó)電力企業(yè)管理,2021(1):41-43.

ZENG Ming, WANG Yongli, ZHANG Shuo, et al. 12 key issues in the process of the 14th Five-Year energy plan and the realization of the “30·60” dual carbon target[J].China Power Enterprise Management,2021(1):41-43.

[18] 黃碧斌,張運(yùn)洲,王彩霞.中國(guó)“十四五”新能源發(fā)展研判及需要關(guān)注的問(wèn)題[J].中國(guó)電力,2020,53(1):1-9.

HUANG Bibin, ZHANG Yunzhou, WANG Caixia. New energy development and issues in China during the 14th Five-Year Plan[J].Electric Power,2020,53(1):1-9.

[19] 學(xué)習(xí)貫徹習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義經(jīng)濟(jì)思想做好“十四五”規(guī)劃編制和發(fā)展改革工作系列叢書(shū)編寫(xiě)組.建設(shè)現(xiàn)代能源體系[M].北京:中國(guó)計(jì)劃出版社,2020.

[20] 馮國(guó)瑞,白錦文,史旭東,等.遺留煤柱群鏈?zhǔn)绞Х€(wěn)的關(guān)鍵柱理論及其應(yīng)用展望[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(1):164-179.

FENG Guorui, BAI Jinwen, SHI Xudong et al. Key pillar theory in the chain failure of residual coal pillars and its application prospect[J]. Journal of China Coal Society, 2021, 46(1): 164-179.

[21] 白錦文. 復(fù)合殘采區(qū)遺留群柱失穩(wěn)致災(zāi)機(jī)理與防控研究[D]. 太原:太原理工大學(xué),2019.

BAI Jinwen. Research on the instability mechanism and prevention of residual coal pillars in the composite re-mining areas[D]. Taiyuan:Taiyuan University of Technology,2019.

[22] 宋選民,朱德福,王仲倫,等.我國(guó)煤礦綜放開(kāi)采40年:理論與技術(shù)裝備研究進(jìn)展[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2021,49(3):1-29.

SONG Xuanmin, ZHU Defu, WANG Zhonglun, et al. Advances on longwall fully-mechanized top-coal caving mining technology in China during past 40 years:Theory, equipment and approach[J]. Coal Science and Technology, 2021,49(3):1-29.

[23] 王家臣,劉峰,王蕾.煤炭科學(xué)開(kāi)采與開(kāi)采科學(xué)[J].煤炭學(xué)報(bào), 2016, 41(11):2651-2660.

WANG Jiachen, LIU Feng, WANG Lei. Sustainable coal mining and mining sciences[J]. Journal of China Coal Society, 2016, 41(11):2651-2660.

[24] 孫旭東,張博,彭蘇萍.我國(guó)潔凈煤技術(shù)2035發(fā)展趨勢(shì)與戰(zhàn)略對(duì)策研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2020,22(3):132-140.

SUN Xudong, ZHANG Bo, PENG Suping. Development trend and strategic countermeasures of clean coal technology in China toward 2035[J]. Strategic Study of CAE,2020,22(3):132-140.

[25] 錢(qián)鳴高,繆協(xié)興,許家林.資源與環(huán)境協(xié)調(diào)(綠色)開(kāi)采及其技術(shù)體系[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào),2006,23(1):1-5.

QIAN Minggao, MIAO Xiexing, XU Jialin. Resources and environment harmonics (green) mining and its technological system[J]. Journal of Mining & Safety Engineering,2006,23(1):1-5.

[26] 錢(qián)鳴高,繆協(xié)興,許家林,等.論科學(xué)采礦[J].采礦與安全工程學(xué)報(bào), 2008, 25(1):1-10.

QIAN Minggao, MIAO Xiexing, XU Jialin, et al. On scientized mining[J]. Journal of Mining & Safe ty Engineering,2008, 25(1):1-10.

[27] 謝克昌.科學(xué)認(rèn)識(shí)煤化工 大力推進(jìn)煤的清潔高效利用[J].能源與節(jié)能,2011(2):1-2.

XIE Kechang. Scientific cognition on coal chemical processing vigorously advance clean and efficient use of coal[J]. Energy and Energy Conservation, 2011(2):1-2.

[28] 謝和平,王金華,申寶宏,等.煤炭開(kāi)采新理念——科學(xué)開(kāi)采與科學(xué)產(chǎn)能[J].煤炭學(xué)報(bào),2012,37(7):1069-1079.

XIE Heping, WANG Jinhua, SHEN Baohong, et al. New idea of coal mining: Scientific mining and sustainable mining capacity[J]. Journal of China Coal Society, 2012,37(7):1069-1079.

[29] 袁亮,張平松.煤炭精準(zhǔn)開(kāi)采透明地質(zhì)條件的重構(gòu)與思考[J].煤炭學(xué)報(bào),2020,45(7):2346-2356.

YUAN Liang, ZHANG Pingsong. Framework and thinking of transparent geological conditions for precise mining of coal[J].Journal of China Coal Society,2020,45(7):2346-2356.

[30] 王國(guó)法,劉峰,龐義輝,等.煤礦智能化:煤炭工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心技術(shù)支撐[J].煤炭學(xué)報(bào),2019,44(2):349-357.

WANG Guofa, LIU Feng, PANG Yihui,et al．Coal mine intellectu alization:The core technology of high quality development[J].Journal of China Coal Society,2019,44(2):349-357.

[31] 彭蘇萍,畢銀麗.黃河流域煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)關(guān)鍵技術(shù)與戰(zhàn)略思考[J].煤炭學(xué)報(bào),2020,45(4):1211-1221.

PENG Suping, BI Yinli. Strategic consideration and core technology about environmental ecological restoration in coal mine areas in the Yellow River basin of China[J].Journal of China Coal Society,2020,45(4):1211-1221.

[32] 武強(qiáng),劉宏磊,趙海卿,等.解決礦山環(huán)境問(wèn)題的“九節(jié)鞭”[J].煤炭學(xué)報(bào),2019,44(1):10-22.

WU Qiang, LIU Honglei, ZHAO Haiqing, et al. Discussion on the nine aspects of addressing environmental problems of mining[J].Journal of China Coal Society,2019,44(1):10-22.

[33] 袁亮,楊科.再論廢棄礦井利用面臨的科學(xué)問(wèn)題與對(duì)策[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(1):16-24.

YUAN Liang, YANG Ke. Further discussion on the scientific problems and countermeasures in the utilization of abandoned mines[J].Journal ofChina Coal Society,2021,46(1):16-24.

[34] 武強(qiáng),李松營(yíng).閉坑礦山的正負(fù)生態(tài)環(huán)境效應(yīng)與對(duì)策[J].煤炭學(xué)報(bào),2018,43(1):21-32.

WU Qiang, LI Songying. Positive and negative environmental effects of closed mines and its countermeasures[J].Journal of China Coal Society, 2018, 43(1):21-32.

[35] 劉峰,李樹(shù)志.我國(guó)轉(zhuǎn)型煤礦井下空間資源開(kāi)發(fā)利用新方向探討[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(9):2205-2213.

LIU Feng, LI Shuzhi. Discussion on the new development and utilization of underground space resources of transitional coal mines[J]. Journal of China Coal Society,2017,42(9):2205-2213.

[36] 康紅普,王國(guó)法,王雙明,等.煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展研究[J].中國(guó)工程科學(xué),2021,23(5):130-138.

KANG Hongpu, WANG Guofa, WANG Shuangming, et al. High quality development of China’s coal industry[J]. Strategic Study of CAE, 2021, 23(5):130-138.

[37] 范京道,閆振國(guó),李川.基于5G技術(shù)的煤礦智能化開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)探索[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2020,48(7):92-97.

FAN Jingdao, YAN Zhenguo, LI Chuan. Exploration of intelligent coal mining key technology based on 5G technology[J].Coal Science and Technology,2020,48(7):92-97.

[38] 白錦文,崔博強(qiáng),戚庭野,等.關(guān)鍵柱柱旁充填巖層控制基礎(chǔ)理論[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(2):424-438.

BAI Jinwen, CUI Boqiang, QI Tingye, et al. Fundamental theory for rock strata control of key pillar-side backfilling[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(2):424-438.

[39] 范立民. 保水采煤的科學(xué)內(nèi)涵[J]. 煤炭學(xué)報(bào), 2017, 42(1):27-35.

FAN Limin. Scientific connotation of water-preserved mining[J]. Journal of China Coal Society, 2017, 42(1): 27-35.

[40] 馮國(guó)瑞,張玉江,戚庭野,等.中國(guó)遺煤開(kāi)采現(xiàn)狀及研究進(jìn)展[J].煤炭學(xué)報(bào),2020,45(1):151-159.

FENG Guorui, ZHANG Yujiang, QI Tingye, et al. Status and research progress for residual coal mining in China [J]. Journal of China Coal Society, 2020, 45(1): 151-159.

[41] 張吉雄,鞠楊,張強(qiáng),等.礦山生態(tài)環(huán)境低損害開(kāi)采體系與方法[J].采礦與巖層控制工程學(xué)報(bào),2019,1(2):56-68.

ZHANG Jixiong, JU Yang, ZHANG Qiang, et al. Low ecological environment damage technology and method in coal mines[J]. Journal of Mining and Strata Control Engineering,2019,1(2):56-68.

[42] 張吉雄,張強(qiáng),巨峰,等.煤礦“采選充+X”綠色化開(kāi)采技術(shù)體系與工程實(shí)踐[J].煤炭學(xué)報(bào),2019,44(1):64-73.

ZHANG Jixiong, ZHANG Qiang, JU Feng, et al. Practice and technique of green mining with integration of mining, dressing, backfilling and Xin coal resources[J].Journal of China Coal Society,2019,44(1):64-73.

[43] 張建民,李全生,南清安,等.西部生態(tài)脆弱區(qū)現(xiàn)代煤-水仿生共采理念與關(guān)鍵技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào),2017,42(1):66-72.

ZHANG Jianmin, LI Quansheng, NAN Qing’an, et al. Study on the bionic coal & water co-mining idea and key technological system in the ecological fragile region of west China[J].Journal of China Coal Society,2017,42(1):66-72.

[44] 李少華,劉利,彭紅文.超超臨界發(fā)電技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展現(xiàn)狀[J].煤炭加工與綜合利用,2020(2):65-70,74,4.

LI Shaohua, LIU Li, PENG Hongwen. The present situation of the development of ultra-supercritical power generation technology in China[J].Coal Processing & Comprehensive Utilization, 2020(2):65-70, 74,4.

[45] 岑可法,倪明江,高翔,等.煤炭清潔發(fā)電技術(shù)進(jìn)展與前景[J].中國(guó)工程科學(xué),2015,17(9):49-55.

CEN Kefa, NI Mingjiang, GAO Xiang, et al. Progress and prospects on clean coal technology for power generation[J]. Strategic Study of CAE, 2015,17(9):49-55.

[46] 岑可法.煤炭高效清潔低碳利用研究進(jìn)展[J].科技導(dǎo)報(bào), 2018,36(10):66-74.

CEN Kefa. Research progress and outlook for efficient, clean and low-carbon coal utilization[J]. Science and Technology Review, 2018, 36(10):66-74.

[47] 胡炳南,郭文硯.我國(guó)采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀、綜合治理模式及治理建議[J].煤礦開(kāi)采,2018,23(2):1-4.

HU Bingnan, GUO Wenyan. Mining subsidence area status, syntheses governance model and governance recommendation[J]. Coal Mining Technology, 2018,23(2):1-4.

[48] 袁隆基,林柏泉,耿凡.低濃度瓦斯自激振蕩脈動(dòng)燃燒特性研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(S1):250-256.

YUAN Longji, LIN Baiquan, GENG Fan. Study on characteristics of self-exicited pulse combustion for low-concentration coal mine gas[J]. Journal of China Coal Society, 2014,39(S1):250-256.

[49] 顧大釗,李井峰,曹志國(guó),等.我國(guó)煤礦礦井水保護(hù)利用發(fā)展戰(zhàn)略與工程科技[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(10):3079-3089.

GU Dazhao, LI Jingfeng, CAO Zhiguo, et al. Technology and engineering development strategy of water protection and utilization of coal mine in China[J].Journal of China Coal Society,2021,46(10):3079-3089.

[50] 顧大釗,李庭,李井峰,等.我國(guó)煤礦礦井水處理技術(shù)現(xiàn)狀與展望[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2021,49(1):11-18.

GU Dazhao, LI Ting, LI Jingfeng, et al. Current status and prospects of coal mine water treatment technology in China[J].Journal of China Coal Society, 2021,49(1):11-18.

[51] 畢銀麗,彭蘇萍,杜善周.西部干旱半干旱露天煤礦生態(tài)重構(gòu)技術(shù)難點(diǎn)及發(fā)展方向[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(5):1355-1364.

BI Yinli, PENG Suping, DU Shanzhou. Technological difficulties and future directions of ecological reconstruction in open pit coal mine of the arid and semi-arid areas of Western China[J].Journal of China Coal Society,2021,46(5):1355-1364.

[52] 卞正富,于昊辰,雷少剛,等.黃河流域煤炭資源開(kāi)發(fā)戰(zhàn)略研判與生態(tài)修復(fù)策略思考[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(5):1378-1391.

BIAN Zhengfu, YU Haochen, LEI Shaogang，et al. Strategic consideration of exploitation on coal resources and its ecological restoration in the Yellow River Basin, China[J].Journal of China Coal Society, 2021,46(5):1378-1391.

[53] 王永真,康利改,張靖,等.綜合能源系統(tǒng)的發(fā)展歷程、典型形態(tài)及未來(lái)趨勢(shì)[J].太陽(yáng)能學(xué)報(bào),2021,42(8):84-95.

WANG Yongzhen, KANG Ligai, ZHANG Jing, et al. Development history, typical form and future trend of integrated energy system[J].Acta Energiae Solaris Sinica,2021,42(8):84-95.

[54] 胡興濤,朱濤,蘇繼敏,等.煤礦巷道智能化掘進(jìn)感知關(guān)鍵技術(shù)[J]. 煤炭學(xué)報(bào),2021,46(7):2123-2135.

HU Xingtao, ZHU Tao,SU Jimin,et al. Key technology of intelligent drivage perception in coal mine roadway[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(7):2123-2135.

[55] 李全生,郭俊廷,張凱,等. 西部煤炭集約化開(kāi)采損傷傳導(dǎo)機(jī)理與源頭減損關(guān)鍵技術(shù)[J]. 煤炭學(xué)報(bào),2021,46(11):3636-3644.

LI Quansheng, GUO Junting, ZHANG Kai, et al. Damage conduction mechanism and key technologies of damage reduction in sources for intensive coal mining in Western China[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(11):3636-3644.

[56] 王倩, 王衛(wèi)良, 劉敏, 等. 超(超)臨界燃煤發(fā)電技術(shù)發(fā)展與展望[J]. 熱力發(fā)電, 2021,50(2):1-9.

WANG Qian, WANG Weiliang, LIU Min, et al. Development and prospect of (ultra) supercritical coal-fired power generation technology[J]. Thermal Power Generation, 2021,50(2):1-9.

[57] 徐振剛.中國(guó)現(xiàn)代煤化工近25年發(fā)展回顧-反思-展望[J]. 煤炭科學(xué)技術(shù),2020,48(8):1-25

XU Zhengang. Review, rethink and prospect of China’s modern coal chemical industry development in recent 25 years[J]. Coal Science and Technology, 2020,48(8):1-25.

[58] 程志遠(yuǎn).分布式低濃度瓦斯發(fā)電技術(shù)運(yùn)用實(shí)踐——以中國(guó)首座分布式低濃度瓦斯電站為例[J]. 天然氣與石油,2020,48(3):154-161.

CHENG Zhiyuan. The application of distributed low concentration gas power generation technology:A case study on the first distributed low concentration gas power plant in China[J].Nature Gas and Oil,2020,48(3):154-161.

[59] 卞正富,周躍進(jìn),曾春林,等. 廢棄礦井抽水蓄能地下水庫(kù)構(gòu)建的基礎(chǔ)問(wèn)題探索[J].煤炭學(xué)報(bào)，2021,46(10):3308-3318．

BIAN Zhengfu, ZHOU Yuejin, ZENG Chunlin, et al. Discussion of the basic problems for the construction of underground pumped storage reservoir in abandoned coal mines[J]. Journal of China Coal Society,2021,46(10):3308-3318．

[60] 李星國(guó).氫氣制備和儲(chǔ)運(yùn)的狀況與發(fā)展[J/OL].科學(xué)通報(bào):1-12[2022-01-18].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1784.N.20211220.1758.002.html.

LI Guoxing. Status and development of hydrogen preparation,storage and transportation[J/OL].Chinese Science Bulletin:1-12[2022-01-18]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1784.N.20211220.1758.002.html.

[61] 蔡美峰,多吉,陳湘生,等.深部礦產(chǎn)和地?zé)豳Y源共采戰(zhàn)略研究[J]. 動(dòng)力工程學(xué)報(bào), 2021,23(6):43-51.

CAI Meifeng, DUO Ji, CHEN Xiangsheng, et al. Development strategy for co-mining of the deep mineral and geothermal resources[J]. Strategic Study of CAE, 2021,23(6):43-51.

[62] 謝和平,鞠楊,高明忠,等. 煤炭深部原位流態(tài)化開(kāi)采的理論與技術(shù)體系[J]. 煤炭學(xué)報(bào),2018,43(5):1210-1219.

XIE Heiping, JU Yang, GAO Mingzhong, et al. Theories and technologies for in-situ fluidized mining of deep underground coal resources[J]. Journal of China Coal Society,2018,43(5):1210-1219.

[63] 聶百勝,宮婕,王曉彤,等. 深部流態(tài)化開(kāi)采中原位煤粉爆轟發(fā)電技術(shù)構(gòu)想[J]. 礦業(yè)科學(xué)學(xué)報(bào),2021,6(3):271-279.

NIE Baisheng, GONG Jie, WANG Xiaotong, et al. Technological conception of in-situ pulverized coal combustion and explosion power generation based on the deep fluidization mining[J]. Journal of Mining Science and Technology,2021,6(3):271-279.

[64] 王澤洋, 王龍延. 煤基燃料油品特性與煤制油產(chǎn)業(yè)發(fā)展分析[J]. 化工進(jìn)展, 2019, 38(7):3079-3087.

WANG Zeyang, WANG Longyan. Analysis on characteristics of coal-based vehicle fuels and development of coal-to-liquidsindustry[J]. Chemical Industry and Engineering Progress, 2019, 38(7): 3079-3087.

[65] 毛學(xué)鋒,李軍芳,胡發(fā)亭,等.煤基高能量密度燃料的合成及表征[J].煤炭學(xué)報(bào),2021,46(1):284-291.

MAO Xuefeng, LI Junfang, HU Fating, et al. Synthesis and characterizationof coal-based high energy density fuel[J]. Journal of China Coal Society, 2021,46(1):284-291.

[66] 薛博,劉勇,王沉,等.碳捕獲、封存與利用技術(shù)及煤層封存CO研究進(jìn)展[J].化學(xué)世界,2020,61(4):294-297.

XUE Bo, LIU Yong, WANG Chen, et al. Progress on carbon capture, storage and utilization technology and coal seam COstorage[J]. Chemical World, 2020, 61(4):294-297.

[67] 葉航,劉琦,彭勃.基于二氧化碳驅(qū)油技術(shù)的碳封存潛力評(píng)估研究進(jìn)展[J]. 潔凈煤技術(shù),2021,27(2):107-116.

YE Hang, LIU Qi, PENG Bo. Research progress in evaluation of carbon storage potential based on COflooding technology[J]. Clean Coal Technology,2021,27(2):107-116.

[68] 任京偉,王濤,陳雨雷,等.CO礦化研究現(xiàn)狀及應(yīng)用潛力[J].地球科學(xué),2020,45(7):2413-2425.

REN Jingwei, WANG Tao, CHEN Yulei, et al. Research status and application potential of COmineralization[J]. Earth Science, 2020,45(7):2413-2425.