中国工程院描绘煤炭利用路线图

  在更严格的污染物排放约束下，煤炭消费量需要严控。图片来自：/font

  最近，煤炭价格波动再次引起社会对煤炭行业的关注。实际上，对于煤炭这种不可再生资源，我们更应看重的是如何对其进行高效、清洁利用。为此，本报记者正常采访了中国工程院院士等相关领域核心专家，以探讨IGCC、煤化工等热点话题，并呈现该领域最新进展与方向。

  近期，煤炭价格暴跌。有评论称，其跌幅已经直逼2008年金融危机时期。然而，价格下降却难抑国内煤炭开发热潮。

  究其原因，企业的底气来源于煤炭在我国能源版图中的主导地位。按照现在的能源需求计算，到2030年，我国的煤炭消费量可能将达到45亿吨以上。

  然而，根据中国工程院的研究数据，届时，在更严格的污染物排放约束下，按现存技术和排放强度，煤炭消费量需要控制在20亿吨以下。

  那么，这25亿吨的鸿沟该如何填补？煤炭工业未来何在？“煤炭时代”能维持到何时？

  近日，中国工程院2011年重大咨询项目《中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究》基本完成，给出了未来我国煤炭清洁利用的技术路线图。

  “解决25亿吨差距的途径是依托技术进步，大幅度降低单位能耗的排放强度。”该项目负责人、中国工程院副院长谢克昌院士告诉《中国科学报》记者。

  据悉，为了探寻一条清洁、高效、可持续开发利用煤炭的新道路，中国工程院自2011年2月启动了该项目，参加人员包括30位院士在内的共405位专家，代表了我国煤炭研究领域的顶配水平，对煤炭利用开展了全产业链、全生命周期分析。

  目前，我国已进入低品质煤资源的开发时期，低品质煤占全部煤炭资源的40%，尤其是褐煤含水量高，难以大规模开发利用。

  因此，项目组建议引入“洁配度”概念，将煤炭分为不一样等级，强化煤炭的分质、分级利用。据介绍，目前我国商品煤洁配度为33%，而美国可达71%。

  项目组建议制定洁配度准入标准，严格限制不达标煤炭交易，推进煤炭全面提质，并提出到2020年将洁配度提高到52%、2030年提升到58%的目标。据此粗略估计，到2020年我国可节煤4亿吨。

  而在先进发电技术方面，虽然我国部分技术国际领先，但整体技术更新相对滞后。项目组认为，超（超）临界、整体煤气化联合循环发电系统（IGCC）和分级转化是未来方向。

  具体建议是，继续增加超（超）临界机组比重；将IGCC与多联产，碳捕获、利用与封存（CCUS）等考虑，在2020年前建设多座示范工程；开发大规模分级转化系统示范，在改造老电厂与新建大电厂中推广；在热负荷连续稳定地区加快建设热电联产机组等。

  而在煤化工方面，我国新型煤化工处于示范阶段，传统煤化工仍是主流，例如，2010年传统炼焦用煤在煤化工总煤耗中达到82%。项目组建议调整产业体系，优先发展现代煤化工，到2020年将现代煤化工的比例由目前的4%提高到30%；同时提高集中度，逐步实现转化升级，在2020年前建设能效更高的煤基多联产工业示范项目。

  数据显示，内蒙古煤炭地质资源量占26%，而水资源仅占1.6%；山西煤炭地质资源量占12%，水资源仅占0.4%；新疆煤炭地质资源量占40%，水资源占3.1%。煤炭运输呈现大规模“西煤东运、南煤北运”的格局，生产与消费中心距离不断加大，全国铁路运煤量占全国货运量的比例超过50%。

  同时，原煤供给粗放化趋势加大，2010年我国原煤入选率只有51%，而世界主要产煤国家均在80%以上，动力煤入选率仅35%，远低于国外70%的平均水平。

  “低品质煤大规模、长距离运输，既降低了煤炭利用效率也破坏了环境。煤炭开发战略性西移是必然趋势，优化布局是当务之急。”谢克昌指出。

  对此，项目组建议，加快建设西部大型煤炭工业基地；在协调好水资源和生态环境的前提下适度地加大中部开发力度，而在东部则应采取保护性限采措施，逐步实施东北老矿区产业转型。

  输煤输电并举是解决长距离输送难题的关键。问题是输煤、输电的经济平衡点在哪里？

  对此，项目组研究指出，平衡点应在1800公里左右。例如，宁东浙江输电更经济，而内蒙古浙江则同时采取洗精煤输煤与煤矸石输电；山西、内蒙古、宁夏实行精煤输煤、洗中煤输电效率较高；新疆离负荷中心较远，长远来看应重点考虑输煤，但近期也有必要发展远距离输电。

  我国目前输煤、输电比例严重失衡，2006年山西、陕西、蒙西地区输煤比例在95%以上，输电比例不足5%。项目组认为，我国2020年输煤输电比例调整到5∶1~4∶1，同时应将煤炭开发利用外部成本全部纳入煤炭价格体系，完善煤电价格形成机制。

  对于燃煤导致的污染和温室气体排放压力，谢克昌指出：“首先应当控制煤炭消费总量。”

  根据中国工程院的计算，考虑技术进步和强化管理带来的排放强度降低，允许最大煤炭消费量为50亿吨。但如果考虑未来碳排放约束，最大允许量应大幅度降低，若要突破该约束，应加强CCUS技术储备。此外，还应从结构、技术和管理三方面挖掘节能潜力，同时加大煤炭科学产能。

  目前我国煤炭科学产能约为10亿吨，仅占煤炭产量的1/3，而且大多分布在于中东部。项目组建议制定科学产能标准体系，改造或淘汰不达标矿井，由国家和企业一同投入，到2020年和2030年科学产能分别达到32亿吨和39亿吨以上。

  为了落实煤炭消费总量控制目标，项目组建议组建能源部，从战略层面提高国家对煤炭行业的统一管控能力，制定《我国煤炭高校清洁可持续开发利用战略》，明确煤炭开发利用的思路与重点，出台煤炭资源管理和保护政策，加强考核和监管，对现代煤化工发展、新疆煤炭开发、金三角煤炭开发等一系列重大问题给出指导意见。

  谢克昌认为，应鼓励国内煤炭企业热情参加国外资源开发和贸易，推动具有自主知识产权的现代煤化工技术输出，在国外建设大型煤液化、煤气化、煤制烯烃等基地，增加国内产品供应。

  此外，还应设立煤炭重大科学技术专项，全面加强先进煤炭精细勘探、绿色开采、现代煤化工等战略性技术科技攻关，强化系统集成，加快产业化。

  “技术进步是解决我国煤炭利用问题的关键。”谢克昌说，“煤炭的清洁、高效、可持续开发利用应该是我国能源战略的重中之重。唯有如此，才能摆脱以不足世界中等水准1/3的储采比却以大量消费与严重污染苦苦支撑国民经济加快速度进行发展的困境，也才能够给子孙后代留下足够的化石能源资源。”

  他还特别指出，“上述集项目组全体成员智慧和劳动结晶的成果将在加强完善的基础上尽快提供给全社会，以充分的发挥工程院作为工程科技思想库的作用”。

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