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双碳”目标下,做好煤炭清洁利用必答题
字号:[    ] 发布时间:2023-03-29 11:20:44 来源:科技日报 发布人:刘一鸣
  长期以来,煤炭有力地支撑了我国经济社会发展,但我们希望未来能够更加清洁高效地利用煤炭。建设新型能源体系应严格遵循“先立后破”的发展路径,在能源结构尚未完全转型前,煤炭在能源体系中的作用依然是不可替代的。
  3月25日,新疆维吾尔自治区重大科技专项项目启动会暨实施方案论证会召开。这次启动的2个重大科技专项分别为“新疆难开采煤炭煤层气资源高效开发技术”与“新疆煤系战略性金属矿产赋存分布规律与勘查关键技术研究”,旨在推动煤炭清洁高效利用。
  今年的政府工作报告指出,推进能源清洁高效利用和技术研发,加快建设新型能源体系。
  “在碳达峰碳中和目标引领下,大力发展新能源是实现未来可持续发展的必然趋势,加强煤炭清洁高效利用是兼顾低碳发展和能源安全的必然选择。”国家能源集团党组书记、董事长刘国跃表示,目前我国已经建成全球清洁化程度最高、规模最大的煤电体系。
  当前,我国能源体系面临稳定供应与清洁低碳转型的双重挑战,在多种因素交织叠加的环境下,煤炭将继续发挥能源“压舱石”作用,煤炭清洁高效利用也将成为“双碳”目标下必须答好的一道“必答题”。
  煤炭产业已从“大老粗”走向精细化
  中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛世荣接受科技日报记者采访时表示,在煤炭清洁高效利用方面,我国已在诸多技术领域走在世界前列。在新技术的加持下,煤炭产业已一改此前的“大老粗”形象,正变得更加精细化、清洁化。
  例如,不久前由国能准能集团(以下简称准能集团)开发的“煤基纳米碳氢燃料工业化制备”和“煤基纳米碳氢燃料火力发电”两大技术体系,被中国煤炭工业协会鉴定为“国内外首创,达到了国际领先水平”。
  煤基纳米碳氢燃料是将煤、水和少量添加剂“打碎”,细化为纳米级颗粒粒度、具有较高表面活性的液态煤基特种燃料,其形态不再是固体的煤炭,而是液态的水煤浆。该特种燃料具有原料热值低、燃料固含低、点火温度低、燃料热值高的“三低一高”特点,可使煤炭热值较常规水煤浆提升10%至30%,发电煤耗降低50克/千瓦时,二氧化碳排放降低128克/千瓦时,实现节能、降耗、减污、增效的清洁化燃烧。
  除了高效利用技术,葛世荣还提到,目前我国对于地下煤炭气化的研究也在不断取得新突破。
  有别于传统的采煤工艺,地下煤炭气化是通过直接对地下蕴藏的煤炭进行可控燃烧,从而产生富含氢气的可燃气体,再将其输出至地面的一种能源采集方式。煤炭地下气化把采煤变为采气,具有安全性高、投资少、效益好、污染少等优点。该技术可有效盘活废弃煤炭资源,开发深部煤炭资源,实现高碳资源低碳开发,是煤炭清洁高效利用的创新尝试。“煤炭在地下直接气化,还能够将煤炭在这一过程中产生的大量二氧化碳直接封存在地下,大大降低二氧化碳排放,煤气制氢也就不再是所谓的‘灰氢’了。”葛世荣介绍道。
  煤炭不仅能够作为燃料,其本身还可充当重要的化工原料。煤制油便是当下较为成熟的煤化工技术之一,我国在这一领域同样走在世界前列。2022年8月,全球单体规模最大煤炭间接液化项目——国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤炭间接液化示范项目通过竣工验收,有力推动煤化工产业“高端化、多元化、低碳化”发展,不断提高煤炭作为化工原料的综合利用效能,对推动煤炭清洁高效利用具有重要意义。
  煤炭清洁利用仍有较大发展空间
  虽然我国煤炭清洁高效利用发展取得了显著成效,但仍有较大发展潜力。
  中国煤炭经济研究会副研究员秦容军指出,煤炭作为燃料发电是煤炭清洁高效利用的主要领域,我国燃煤电厂发电煤耗由2015年的315克标准煤/千瓦时已经降低到2022年上半年的299.8克标准煤/千瓦时。但对标目前最先进的燃煤电厂发电煤耗的270克标准煤/千瓦时,我国发电煤耗仍有提升空间。并且我国火电厂发电效率普遍低于50%,其他能源转化效率较低也导致煤电消耗偏高,增加了污染物排放。
  此外,秦容军表示,以煤炭作为原料进行清洁转化,相关产业技术也有待进一步提升:一方面目前我国煤化工行业先进与落后产能并存,不同企业间的能效水平差异显著,节能降碳改造升级潜力较大;另一方面,煤化工行业碳排放量需要进一步降低。
  在实际产业应用中,受制于成本、经营环境等因素,煤炭清洁高效利用推广也遭遇一定阻碍。有部分煤电企业反映,由于缺少深入推进清洁化利用的相关支持政策,发电企业改造动力和积极性不足。相关部门在推进煤电清洁化利用方面存在各自为政的问题,缺少顶层设计及协同配合等问题。在当前国内外形势下,受煤炭供应紧缺、煤价高企、煤电价格倒挂等多重因素影响,煤电企业经营普遍较为吃力,而煤电清洁化利用又需投入大量资金,导致企业清洁化改造意愿不强。
  针对这些现象,秦容军提出了五点建议:一是强化法律保障作用,加快修订煤炭法,进一步优化煤炭清洁高效利用的内容。二是支持煤炭清洁高效利用新兴技术研发和应用,加强对煤炭清洁高效利用重大关键技术和装备研发统筹。三是制定财税鼓励政策,制定促进煤炭清洁高效利用的财政补贴、税费、贷款支持等政策。四是鼓励煤化工转化与新能源耦合发展,对照行业能效标杆和基准水平,对现有化工项目开展节能降碳系统性改造和落后产能淘汰。五是加快分散用煤治理。
  煤炭要在新型能源体系中发挥兜底保障作用
  “长期以来,煤炭有力地支撑了我国经济社会发展,但我们希望未来能够更加清洁高效地利用煤炭。”谈到煤炭在新型能源体系中的角色时,中国工程院院士刘吉臻强调,建设新型能源体系应严格遵循“先立后破”的发展路径,在能源结构尚未完全转型前,煤炭在能源体系中的作用依然是不可替代的。
  刘吉臻表示,未来煤炭产业应进一步加快与新能源的深度融合,例如在电网调峰中发挥更大作用。2022年我国风电、光伏发电新增装机超过1.2亿千瓦,非化石能源发电装机突破12亿千瓦,历史性超过煤电机组,风电、光伏、生物质一年的发电量合计超过1万亿千瓦时。
  以风电、光伏为代表的新能源发电量不断攀升,在促进能源结构转型的同时也给电网稳定运行带来了较大挑战,煤炭在电网调峰中的重要作用得到进一步凸显。刘吉臻对此有个形象的比喻,他认为当下新能源就像还没长大成熟的孩子,性格阴晴不定,当“孩子”调皮时便会给电网带来麻烦,此时就需要煤电充当“哥哥”的角色,带着新能源一起成长。“比如在新能源发电不稳定的时候,煤炭作为‘哥哥’就要立即补上,进行兜底保障。”刘吉臻提出新型能源体系建设应遵循多元互补、源网协同、供需互动、灵活智能的发展路径,甚至在未来实现荷随源动。
  新型能源体系建设离不开先进装备、创新技术的有力支撑。在煤炭开采阶段,各种自动化、智能化设备近年来也取得了飞速发展。如在不久前,葛世荣参与现场验收的国家能源集团准格尔露天煤矿顺利通过国家首批智能化示范煤矿验收。借助人工智能、5G、智能终端等先进技术,该煤矿形成了“用人最少、用时最短、效率最高、安全最好、质量最佳”的建设成果,钻、爆、采、运、排工艺全面实现智能化。“智能化将是煤矿产业重要的发展方向之一,相关成套装备、关键技术我国已实现自主研发制造,未来将有更大的发展空间。”葛世荣说道。
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