中國工程院描繪煤炭利用路線圖

 近期，煤炭價格暴跌。有評論稱，其跌幅已經(jīng)直逼2008年金融危機時期。然而，價格下跌卻難抑國內(nèi)煤炭開發(fā)熱潮。

究其原因，企業(yè)的底氣來源于煤炭在我國能源版圖中的主導地位。按照現(xiàn)在的能源需求計算，到2030年，我國的煤炭消費量可能將達到45億噸以上。

然而，根據(jù)中國工程院的研究數(shù)據(jù)，屆時，在更嚴格的污染物排放約束下，按現(xiàn)有技術(shù)和排放強度，煤炭消費量需要控制在20億噸以下。

那么，這25億噸的鴻溝該如何填補？煤炭工業(yè)未來何在？“煤炭時代”能維持到何時？

近日，中國工程院2011年重大咨詢項目《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》基本完成，給出了未來我國煤炭清潔利用的技術(shù)路線圖。

如何彌補25億噸差距

“解決25億噸差距的途徑是依托技術(shù)進步，大幅度降低單位能耗的排放強度。”該項目負責人、中國工程院副院長謝克昌院士告訴《中國科學報》記者。

據(jù)悉，為了探尋一條清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)利用煤炭的新道路，中國工程院自2011年2月啟動了該項目，參加人員包括30位院士在內(nèi)的共405位專家，代表了我國煤炭研究領(lǐng)域的最高水平，對煤炭利用開展了全產(chǎn)業(yè)鏈、全生命周期分析。

目前，我國已進入低品質(zhì)煤資源的開發(fā)時期，低品質(zhì)煤占全部煤炭資源的40%，尤其是褐煤含水量高，難以大規(guī)模開發(fā)利用。

因此，項目組建議引入“潔配度”概念，將煤炭分為不同等級，強化煤炭的分質(zhì)、分級利用。據(jù)介紹，目前我國商品煤潔配度為33%，而美國可達71%。

項目組建議制定潔配度準入標準，嚴格限制不達標煤炭交易，推進煤炭全面提質(zhì)，并提出到2020年將潔配度提高到52%、2030年提升到58%的目標。據(jù)此粗略估計，到2020年我國可節(jié)煤4億噸。

而在先進發(fā)電技術(shù)方面，雖然我國部分技術(shù)國際領(lǐng)先，但整體技術(shù)更新相對滯后。項目組認為，超（超）臨界、整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）和分級轉(zhuǎn)化是未來方向。

具體建議是，繼續(xù)增加超（超）臨界機組比重；將IGCC與多聯(lián)產(chǎn)，碳捕獲、利用與封存（CCUS）等綜合考慮，在2020年前建設(shè)多座示范工程；開發(fā)大規(guī)模分級轉(zhuǎn)化系統(tǒng)示范，在改造老電廠與新建大電廠中推廣；在熱負荷連續(xù)穩(wěn)定地區(qū)加快建設(shè)熱電聯(lián)產(chǎn)機組等。

而在煤化工方面，我國新型煤化工處于示范階段，傳統(tǒng)煤化工仍是主流，例如，2010年傳統(tǒng)煉焦用煤在煤化工總煤耗中達到82%。項目組建議調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，優(yōu)先發(fā)展現(xiàn)代煤化工，到2020年將現(xiàn)代煤化工的比例由目前的4%提高到30%；同時提高集中度，逐步實現(xiàn)轉(zhuǎn)化升級，在2020年前建設(shè)能效更高的煤基多聯(lián)產(chǎn)工業(yè)示范項目。

“氣化用煤會成為未來煤炭清潔轉(zhuǎn)化利用的重要方向。”謝克昌說。

找準輸煤輸電平衡點

我國煤炭資源分布不均、煤水逆向。

數(shù)據(jù)顯示，內(nèi)蒙古煤炭地質(zhì)資源量占26%，而水資源僅占1.6%；山西煤炭地質(zhì)資源量占12%，水資源僅占0.4%；新疆煤炭地質(zhì)資源量占40%，水資源占3.1%。煤炭運輸呈現(xiàn)大規(guī)模“西煤東運、南煤北運”的格局，生產(chǎn)與消費中心距離不斷加大，全國鐵路運煤量占全國貨運量的比例超過50%。

同時，原煤供給粗放化趨勢加大，2010年我國原煤入選率只有51%，而世界主要產(chǎn)煤國家均在80%以上，動力煤入選率僅35%，遠低于國外70%的平均水平。

“低品質(zhì)煤大規(guī)模、長距離運輸，既降低了煤炭利用效率也破壞了環(huán)境。煤炭開發(fā)戰(zhàn)略性西移是必然趨勢，優(yōu)化布局是當務之急。”謝克昌指出。

對此，項目組建議，加快建設(shè)西部大型煤炭工業(yè)基地；在協(xié)調(diào)好水資源和生態(tài)環(huán)境的前提下適度地加大中部開發(fā)力度，而在東部則應采取保護性限采措施，逐步實施東北老礦區(qū)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。

輸煤輸電并舉是解決長距離輸送難題的關(guān)鍵。問題是輸煤、輸電的經(jīng)濟平衡點在哪里？

對此，項目組研究指出，平衡點應在1800公里左右。例如，寧東—浙江輸電更經(jīng)濟，而內(nèi)蒙古—浙江則同時采取洗精煤輸煤與煤矸石輸電；山西、內(nèi)蒙古、寧夏實行精煤輸煤、洗中煤輸電效率較高；新疆離負荷中心較遠，長遠來看應重點考慮輸煤，但近期也有必要發(fā)展遠距離輸電。

我國目前輸煤、輸電比例嚴重失衡，2006年山西、陜西、蒙西地區(qū)輸煤比例在95%以上，輸電比例不足5%。項目組認為，我國2020年輸煤輸電比例調(diào)整到5∶1~4∶1，同時應將煤炭開發(fā)利用外部成本全部納入煤炭價格體系，完善煤電價格形成機制。

戰(zhàn)略規(guī)劃亟待出臺

對于燃煤導致的污染和溫室氣體排放壓力，謝克昌指出：“首先應當控制煤炭消費總量。”

根據(jù)中國工程院的計算，考慮技術(shù)進步和強化管理帶來的排放強度降低，允許最大煤炭消費量為50億噸。但如果考慮未來碳排放約束，最大允許量應大幅降低，若要突破該約束，應加強CCUS技術(shù)儲備。此外，還應從結(jié)構(gòu)、技術(shù)和管理三方面挖掘節(jié)能潛力，同時加大煤炭科學產(chǎn)能。

目前我國煤炭科學產(chǎn)能約為10億噸，僅占煤炭產(chǎn)量的1/3，而且主要集中于中東部。項目組建議制定科學產(chǎn)能標準體系，改造或淘汰不達標礦井，由國家和企業(yè)共同投入，到2020年和2030年科學產(chǎn)能分別達到32億噸和39億噸以上。

為了落實煤炭消費總量控制目標，項目組建議組建能源部，從戰(zhàn)略層面提高國家對煤炭行業(yè)的統(tǒng)一管控能力，制定《我國煤炭高校清潔可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略》，明確煤炭開發(fā)利用的思路與重點，出臺煤炭資源管理和保護政策，加強考核和監(jiān)管，對現(xiàn)代煤化工發(fā)展、新疆煤炭開發(fā)、金三角煤炭開發(fā)等一系列重大問題給出指導意見。

謝克昌認為，應鼓勵國內(nèi)煤炭企業(yè)積極參與國外資源開發(fā)和貿(mào)易，推動具有自主知識產(chǎn)權(quán)的現(xiàn)代煤化工技術(shù)輸出，在國外建設(shè)大型煤液化、煤氣化、煤制烯烴等基地，增加國內(nèi)產(chǎn)品供應。

此外，還應設(shè)立煤炭重大科技專項，全面加強先進煤炭精細勘探、綠色開采、現(xiàn)代煤化工等戰(zhàn)略性技術(shù)科技攻關(guān)，強化系統(tǒng)集成，加快產(chǎn)業(yè)化。

“技術(shù)進步是解決我國煤炭利用問題的關(guān)鍵。”謝克昌說，“煤炭的清潔、高效、可持續(xù)開發(fā)利用應該是我國能源戰(zhàn)略的重中之重。唯有如此，才能擺脫以不足世界平均水平1/3的儲采比卻以大量消費與嚴重污染苦苦支撐國民經(jīng)濟快速發(fā)展的困境，也才能夠給子孫后代留下足夠的化石能源資源。”

他還特別指出，“上述集項目組全體成員智慧和勞動結(jié)晶的成果將在進一步完善的基礎(chǔ)上盡快提供給全社會，以充分發(fā)揮工程院作為工程科技思想庫的作用”。