谢克昌:“煤炭革命”的核心是清洁利用

2016-12-16 14:25:38 admin 6

我国能源禀赋的特点是“富煤缺油少气”,煤炭生产、消费在一次能源结构中的比例始终保持在70%左右,在能源发展中长期居于主体地位。从世界范围来看,尽管天然气、核能及可再生能源较快发展,但煤炭的地位并没有减弱。英国石油公司《世界能源统计年鉴》表明,过去10年煤炭是世界上发展最快的一次化石能源,其消费比例从2004年的27.2%增长至2013年的30.1%。第22届世界能源大会认为,2050年化石能源仍是世界能源构成的基础。

能源生产和消费革命是我国能源安全战略的核心内容,目的是抑制不合理的能源需求,促进供应体系的多元化,并通过技术革命、体制革命和加强国际合作,全方位保障我国能源安全。作为基础能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭时代尚早,“去煤化”不可取。在“低碳经济”背景下,我国能源发展方式不能简单模仿国外经验,要从国家战略利益和能源安全考虑,加快培育具有核心自主知识产权的煤炭清洁高效技术和产业,赢得主动权。

从现实和发展的角度看,煤炭开发利用涉及开发战略布局、开发总量控制、低品质煤开发利用、输煤输电协调发展、燃烧与气化技术路线、先进燃煤发电发展方向、现代煤化工发展、煤基多联产系统发展方向、高耗能行业节能、煤炭利用污染物控制与碳减排等10个问题,这些问题涉及煤炭全产业链。

“煤炭革命”的核心在于整体推进煤炭在全行业、全产业链的清洁利用,推进煤炭生产由“以需定产”向“科学开发方式”转变,推进煤炭粗放供应向对口消费转变,推进燃煤发电局部领先向整体节能环保转变,推进传统煤化工向现代煤化工转变,推进长距离输煤输电独立发展向协同发展优化输配转变,逐步实现煤炭开发利用方式的清洁化、高效化,全面提高煤炭可持续发展能力,实现煤炭开发利用与社会、经济、资源、环境协调发展。如何实现煤炭的清洁高效可持续开发利用?

煤炭的科学开发应放在首要位置,这需要强化科学产能建设,优化科学产能布局,大力发展安全、高效、绿色开采技术与装备,推进重点区域科学发展。按照“符合标准准予开采,新建矿井达标建设,不达标准升级改造,不可改造强制退出”的思路,引导煤矿向高效、绿色、安全方向发展。保持现有1/3达到科学产能标准的矿井,新增产能严格按照科学产能标准开工建设;改造1/3未达标矿井,逐步淘汰1/3落后和不可改造产能。到2020年,科学产能达到32亿吨,比重达到70%。到2030年,科学产能达到39亿吨,比重达到85%。

按照“保护与减轻东部,稳定开发中部,加快开发西部”原则,大幅增加晋陕蒙宁甘区科学产能,推进新青区煤炭科学开发,加快东北区中小煤矿整合改造,推进华南区煤炭安全开发。晋陕蒙宁甘区要探索厚煤层安全高效开采技术、工作面信息化和智能化技术的试验应用,新青区探索特厚煤层安全高效井工开采技术、大型露天煤矿开采技术与装备的应用,华东区、东北区和华南区重点加强煤层气抽采利用、薄煤层综采、煤矿深部开采等技术的研究开发和推广应用。

统筹考虑煤炭资源、水资源、环境条件等因素,加强煤炭产业基地建设。在宁夏宁东、内蒙古鄂尔多斯和陕西榆林“能源金三角”地区,稳步推进大型煤炭基地、火电基地和煤化工产业基地建设。在新疆地区,加快煤炭科学开发,优先发展煤制油、煤制烯烃等高载能产品为目标的煤炭深加工。在西南地区,大力推进煤炭安全开发,实施保护性限采措施,控制煤化工项目,推进基地化发展。

其次,推进煤炭全面洗选,加快低品质煤提质利用,提高煤炭洁配度水平,全面提高煤炭供应质量。入选1亿吨原煤,可减少SO2排放量100万吨~150万吨;发电用煤灰分每降低1%,每度电标准煤耗减少2克~5克,每年可减少CO2的排放量约1500万吨~3750万吨。按照洁配度即煤炭质量和满足用煤设备煤质要求的程度测算,每亿吨标准煤洁配度提高1个百分点,年可节约17万吨标准煤,减排SO2约1.1万吨,减排CO2约38万吨。目前我国商品煤洁配度为25%,而美国高达60%。应调整优化煤炭消费结构,提高煤炭洁配度水平,实现煤炭清洁高效利用。2020年,商品煤洁配度达到42%,动力煤入选率达到70%,煤炭提质加工比例达到70%,电力用煤占消费总量的比重达到55%以上。2030年,商品煤洁配度达到54%,动力配煤基本实现精细化配煤,煤炭提质加工比例达到80%,电力用煤占消费总量的比重达到60%。

第三,积极推广高参数先进发电技术和淘汰低参数小机组,推进清洁高效煤炭发电技术研发和工程示范,加快发展煤炭发电污染控制技术和温室气体减排技术,整体提升煤炭发电水平。

中国超(超)临界和循环流化床等先进燃煤发电技术已达到世界先进水平,但低容量、低参数锅炉比例偏高,影响整体煤炭发电效率。应实施煤电升级战略,加快促进煤炭发电行业由局部领先向整体节能环保转变。以先进高效清洁煤电技术为引领,继续加大超(超)临界燃煤机组比例,合理配置调峰机组,确保高参数机组高效运行。对煤种变化较大、劣质煤比例较高的地区,应用和推广高参数、高可靠性,低厂用电率和超低排放的超临界循环流化床锅炉。积极推广热电联产,科学规划和建设大容量的热电机组。到2020年,超(超)临界燃机组比重超过40%,燃煤火电机组平均供电煤耗310gce/kWh。到2030年,超(超)临界燃机组比重达到60%,平均供电煤耗300gce/kWh。加大对更高参数的超超临界火电技术的研发投入,积极开发二次再热、600℃超超临界机组,通过研究和开发700℃超超临界机组,掌握自主知识产权和装备设计与制造能力,建示范电厂。积极推进资源化环保技术和多种污染物联合处理新技术的研发和应用,应用先进的技术对现有脱硫、脱硝、除尘装置进行改造。发展富氧燃烧和大型煤气化技术,为煤电二氧化碳减排提供技术保障。开发低成本、低耗能CCUS技术,并开展工程示范。

第四,推进现代煤化工产业发展,优化煤化工产业结构和发展布局,建设和培育煤基多联产相关产业,有序推进煤炭转化升级。按照“自主创新,重点突破,合理布局,多元发展”的原则,稳步推动煤炭转化发展重点由生产低附加值的传统煤化工产品向以生产石油替代产品为主的现代煤化工方向转变,多元化缓解国内石油供需矛盾。结合国内煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃、煤制甲烷、煤制乙二醇,煤制芳烃等现代煤化工大规模工业化示范成果,制定以煤炭生产基地为依托的国家层面的大型煤化工示范园区规划。积极推进煤化工产业大型化、园区化和基地化发展建设。统筹考虑煤炭探明储量、储采比、自给率、水和环境容量等因素,优先在内蒙古、新疆、陕西等省区发展现代煤化工,严格限制在煤炭净调入地区和水资源匮乏地区发展煤化工。创新和优化煤基多联产单元技术和集成技术,开展单元技术示范,争取2020年前,开展10套左右不同路径的煤基多联产系统示范,为多联产技术产业化奠定坚实基础。

第五,坚持输煤输电并举,加快铁路运输通道、输电通道建设,加强煤炭储配基地建设,统筹优化煤炭输运模式。

在现有经济和技术水平条件下,输煤输电综合平衡点在1800千米~2000千米左右,要按照输送能效、成本、能源流向、环境、水、土地资源因素综合决策。山西、蒙西、宁夏等煤炭基地距离中东部负荷中心较近,输电有一定优势,应考虑输煤输电并举。新疆地区实施远期输煤为主,近期输煤输电并举,输送煤制化学品、煤制油及甲烷为辅的战略。加快建设宁东送浙江、锡盟送江苏、内蒙上海庙送山东等输电通道。加快建设“西煤东运”通道和直达中南、直达华东、直达川渝等的煤炭运输干线。2020年,主产区输煤输电比重由2010年7.6:1调整到3:1~5:1。按照“储配结合,应急保障”原则,在沿江、沿河和沿运河地区,建立集仓储、加工、物流、配送等功能于一体的煤炭储配基地,提高煤炭应急保障能力。

第六,通过倒逼机制推进煤炭开发利用方式转变,加快发展重点耗煤行业全过程污染物控制技术,全面挖掘重点煤耗行业技术节能潜力,强化煤炭行业节能减排。强化煤炭开发利用中的节能减排,是实现煤炭清洁高效利用的必要手段,也是实现煤炭可持续开发利用的重要保障。我国单位能源产出效率与世界平均水平还有较大差距,节能是比开发更为优先的能源,必须倡导节能为本的理念,更加注重应用端节能。初步测算,应用端节约1吨标准煤,相当于供应端减少3吨标准煤。在煤炭消费强度高、大气污染严重的区域,强化区域煤炭消费总量控制。积极推进电力、钢铁、建材、化工、有色金属、造纸和纺织等高煤耗行业的低成本、低能耗和低排放生产,深挖节能减排潜力。高度重视煤炭利用污染物控制和碳减排问题,加强碳减排技术及其他污染控制技术开发和应用。

第七,超前部署前沿基础研究,积极开展关键技术攻关和重要装备研发和核心技术工程示范,增强煤炭科技创新能力。加快建立煤炭清洁高效可持续发展科技支撑体系,争取在10至20年内使我国煤炭科技自主创新能力和技术装备达到世界先进水平。实施煤炭清洁高效开发利用重大工程,重点突破煤炭资源勘查、安全高效绿色开发、煤炭提质、先进煤炭燃烧和气化、现代煤化工、先进输电、煤炭污染控制、节能等一批核心技术,着力突破一批重大成套装备。积极跟踪世界煤炭技术进展,大力加强国际煤炭技术合作交流,促进创新技术的集成优化。

(作者为中国工程院副院长、院士,文章是根据作者担任主编的中国工程院咨询研究报告《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》(综合卷)以及作者在媒体上发表的文章综合整理而成。)