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煤炭产业如何发展有利“碳达峰”“碳中和”？刘中民院士：调结构

来源:人民网    时间:2021-01-27


近日煤炭是我国重要的能源资源。如何完善生产布局和结构，并且助力我国实现“碳达峰”与“碳中和”的目标，是煤炭产业近年来的重要课题。

中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所所长刘中民在接受人民网强国论坛记者专访时表示，我国是一个“富煤、缺油、少气”的国家，长期以来，煤炭、石油等化石燃料在能源消耗中占有重要比重，为国家发展做出了巨大贡献，但同时也给能源安全、环境治理带来严峻挑战。为了实现碳减排目标，未来一段时期内，煤炭产业需进行广泛而深刻的结构调整。


中国工程院院士、中科院大连化学物理研究所所长 刘中民
强国论坛：《新时代的中国能源发展》白皮书提出，建设多元清洁的能源供应体系，优先发展非化石能源。在这一背景下，煤炭产业拥有哪些机遇，又面临哪些挑战？
刘中民：煤炭、石油、天然气等化石能源的利用，会产生二氧化碳，同时导致二氧化硫、氮氧化物、烟尘等污染物的排放。近年来，我国在降低煤炭使用量，减少碳排放方面成果显著。2018年，我国煤炭消费比重创造历史新低，降至60%以下。未来，煤炭在我国能源体系中所占的比重还将继续降低。需要说明的是，化石资源不仅是能源资源，也是物质资源，化石资源的利用并非只有能源一条途径。
作为能源资源，煤炭历史悠久，多用于火力发电。煤炭燃烧将化学能转化为机械能或电能，原理上能源转化效率难以大幅度提高；燃烧过程中，煤炭中的碳原子全部转化为二氧化碳，碳排放问题突出，这也成为制约煤炭产业发展的重要因素，导致煤炭产业难以有较大的发展空间。
同时，煤炭拥有丰富的碳资源，作为化工原料，发展空间广阔。煤化工能够生产多种化工、能源产品，相比于燃烧供能，碳排放有所降低。受“富煤、缺油、少气”资源禀赋的限制，我国发展煤化工主要为了弥补石油资源的不足。除生产石化工业难以保障的基础化学品和特种油品之外，煤化工本身也有优势，如生产各种含氧化合物及其下游产品，与石油化工结合可以形成更加合理的工业结构。过去几年，我国煤制烯烃、油、天然气等的生产能力显著提高。当前，又积累了一批新的核心技术，开展了众多示范项目，具备了构建产业链的基础。未来，随着科技的发展与进步，煤炭作为化工原料的潜力将会进一步挖掘和提升。
强国论坛：短期内能否实现可再生能源对煤炭等化石能源的全替代？
刘中民：能源清洁化是国际大趋势，全球各国根据各自的资源禀赋，布局了可再生能源发展计划，例如法国主推核能，英国发展海上风电，都希望实现能源清洁化。中国正处于从高碳到低碳、无碳的过渡期。需要注意的是，未来一段时期内，我国的能源需求总量仍会增加，但还不具备实现可再生能源对煤炭供能全替代的条件。
首先，可再生能源产能难以满足全国14亿人的用能。我们仍然需要煤炭、石油等化石能源来保障能源供需的平衡和经济社会发展的基本需求。
其次，可再生能源的产生和利用方式依然强烈地依赖地域和自然环境。要利用好可再生能源，我国需要结合区域智能能源网络的构建及新兴产业的发展统筹考虑，多种能源互补融合才能发挥最大优势，这都需要一定的时间才能实现。
再次，煤炭的物质属性是难以替代的。发展以煤炭为原料的现代煤化工，不仅可弥补石油资源的不足，弥补现有石油加工与石油化工行业的结构性缺陷，促进化学工业整体结构的转型升级，紧急情况下还可以成为保障油气供应的重要支撑。
目前，我国煤化工产业世界瞩目，煤制甲醇、醋酸、乙二醇及煤制油、烯烃等的产量均位居世界第一。与此同时，煤化工还有降低碳排放的空间，以陕西榆林正在规划建设的煤制含氧化合物及下游产品链的工业示范基地为例，据估算产值增加的同时碳排放可进一步降低。可以说，煤炭资源依然是我国能源及相关工业体系中不可或缺的一部分。
强国论坛：未来五年，煤炭产业将如何发展？
刘中民：解决好能源问题是当前我国的重要议题之一，能源结构低碳化发展是一项重要任务。能源结构决定工业结构，能源转型将伴随工业结构的调整，例如延伸产业链，发展高附加值、精细化、差异化的产品等。
对于煤炭产业而言，未来发展的一个重点是发挥煤化工的固有优势，生产适合煤化工特点的产品。
相较于其他生产方式，煤化工以合成气和甲醇转化为平台，更适合于制取含氧、缺氢的大宗化学品和油品，其中，煤制醇类、酸类等含氧化合物具有天然优势，不仅能降低碳排放，同时还能解决因“粮制醇”而出现的“与人争粮”的问题。同时，应积极探索煤化工基础产品及过程与石油基原料的耦合途径，实现一系列生产技术的变革，形成煤化工与整个能源化工行业协调发展的良好局面。
强国论坛：长期看，如何实现“碳达峰”“碳中和”的碳排放目标？
刘中民：“碳达峰”“碳中和”的目标不是禁止二氧化碳排放，而是一边降低二氧化碳排放，一边促进二氧化碳吸收，用吸收量抵消排放量。实现碳减排的大方向是发展可再生能源，以减少化石能源在整个能源体系中的比重。
可再生能源的种类很多，从高效减排二氧化碳的角度看，有两类平台需要特别关注。
其一，从能量的角度看，需要发展储能平台，以汇聚不平稳的可再生电能，从而与主干电网发生平稳联系。当前，风能、太阳能等可再生能源产生的电能并网利用率低，影响了可再生能源的发展规模。可再生能源规模不够大，单位成本便很难降低。因此，如果能够建立起国家级的储能平台，让可再生电能平稳地进入国家电网系统，这将在很大程度上帮助可再生能源的发展。
其二，从物质的角度看，需要发展产氢和用氢的氢能平台。氢与能源产业链上游产生二氧化碳的环节进行耦合，可以实现碳减排；直接与二氧化碳反应，可以生产能源产品或载能产品。特别是，氢与二氧化碳反应生成的含氧化合物，是重要的化工产物和原料。这种生产方式既解决了二氧化碳排放的问题，又增加了有用化学品的产量，一举两得。
另外，氢能也是清洁的二次能源，氢气燃烧产生水，不存在碳排放问题，但要广泛应用必须突破存储难题。为此业界呼吁发展氢能电动车，减少石油等化石能源的消耗。但实现这一目标的一大阻碍就是氢气的运储问题。如果让储氢高压钢瓶满大街跑，其中的安全隐患不容小视；将氢能储存在甲醇等中间介质中运储、需要时再放氢的技术还在发展中。综合考虑，现阶段，在高铁、无人码头等特殊场景集中使用氢能更具可行性。
科学的减排措施是实现目标的重要渠道之一。原则上，只要使用化石能源，就要排放二氧化碳；要实现碳减排，就要发展可再生能源。但是，化石能源与可再生能源二者并非简单的一一对冲关系，可再生能源增加并不意味着化石能源会自动等量减少。因此，需要全国一盘棋，在构建清洁低碳、安全高效国家能源体系的大格局下进行统筹，不仅需要各能源相关行业破除壁垒形成合力，也需要各地政府积极支持，因地制宜积极构建区域低碳化清洁能源供应系统，在突破关键技术的基础上，通过区域能源革命促进全国能源革命，解决能源问题。
总之，能源涉及国民经济的各个行业，能源行业本身需要结构调整，其他行业也需要进行以提高效率和节能减排为目标的结构调整，甚至科学研究和技术开发模式也要有所调整以发挥国家体制的优势。可以说，只有通过顶层设计、全社会共同努力，才能形成永续发展的良性模式。