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煤炭產(chǎn)業(yè)如何發(fā)展有利“碳達(dá)峰”“碳中和”？劉中民院士：調(diào)結(jié)構(gòu)

來(lái)源:人民網(wǎng) 時(shí)間:2021-01-27

近日煤炭是我國(guó)重要的能源資源。如何完善生產(chǎn)布局和結(jié)構(gòu)，并且助力我國(guó)實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”與“碳中和”的目標(biāo)，是煤炭產(chǎn)業(yè)近年來(lái)的重要課題。

中國(guó)工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng)劉中民在接受人民網(wǎng)強(qiáng)國(guó)論壇記者專(zhuān)訪時(shí)表示，我國(guó)是一個(gè)“富煤、缺油、少氣”的國(guó)家，長(zhǎng)期以來(lái)，煤炭、石油等化石燃料在能源消耗中占有重要比重，為國(guó)家發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)，但同時(shí)也給能源安全、環(huán)境治理帶來(lái)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)碳減排目標(biāo)，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，煤炭產(chǎn)業(yè)需進(jìn)行廣泛而深刻的結(jié)構(gòu)調(diào)整。

中國(guó)工程院院士、中科院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng) 劉中民

強(qiáng)國(guó)論壇：《新時(shí)代的中國(guó)能源發(fā)展》白皮書(shū)提出，建設(shè)多元清潔的能源供應(yīng)體系，優(yōu)先發(fā)展非化石能源。在這一背景下，煤炭產(chǎn)業(yè)擁有哪些機(jī)遇，又面臨哪些挑戰(zhàn)？

劉中民：煤炭、石油、天然氣等化石能源的利用，會(huì)產(chǎn)生二氧化碳，同時(shí)導(dǎo)致二氧化硫、氮氧化物、煙塵等污染物的排放。近年來(lái)，我國(guó)在降低煤炭使用量，減少碳排放方面成果顯著。2018年，我國(guó)煤炭消費(fèi)比重創(chuàng)造歷史新低，降至60%以下。未來(lái)，煤炭在我國(guó)能源體系中所占的比重還將繼續(xù)降低。需要說(shuō)明的是，化石資源不僅是能源資源，也是物質(zhì)資源，化石資源的利用并非只有能源一條途徑。

作為能源資源，煤炭歷史悠久，多用于火力發(fā)電。煤炭燃燒將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或電能，原理上能源轉(zhuǎn)化效率難以大幅度提高；燃燒過(guò)程中，煤炭中的碳原子全部轉(zhuǎn)化為二氧化碳，碳排放問(wèn)題突出，這也成為制約煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素，導(dǎo)致煤炭產(chǎn)業(yè)難以有較大的發(fā)展空間。

同時(shí)，煤炭擁有豐富的碳資源，作為化工原料，發(fā)展空間廣闊。煤化工能夠生產(chǎn)多種化工、能源產(chǎn)品，相比于燃燒供能，碳排放有所降低。受“富煤、缺油、少氣”資源稟賦的限制，我國(guó)發(fā)展煤化工主要為了彌補(bǔ)石油資源的不足。除生產(chǎn)石化工業(yè)難以保障的基礎(chǔ)化學(xué)品和特種油品之外，煤化工本身也有優(yōu)勢(shì)，如生產(chǎn)各種含氧化合物及其下游產(chǎn)品，與石油化工結(jié)合可以形成更加合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)。過(guò)去幾年，我國(guó)煤制烯烴、油、天然氣等的生產(chǎn)能力顯著提高。當(dāng)前，又積累了一批新的核心技術(shù)，開(kāi)展了眾多示范項(xiàng)目，具備了構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)。未來(lái)，隨著科技的發(fā)展與進(jìn)步，煤炭作為化工原料的潛力將會(huì)進(jìn)一步挖掘和提升。

強(qiáng)國(guó)論壇：短期內(nèi)能否實(shí)現(xiàn)可再生能源對(duì)煤炭等化石能源的全替代？

劉中民：能源清潔化是國(guó)際大趨勢(shì)，全球各國(guó)根據(jù)各自的資源稟賦，布局了可再生能源發(fā)展計(jì)劃，例如法國(guó)主推核能，英國(guó)發(fā)展海上風(fēng)電，都希望實(shí)現(xiàn)能源清潔化。中國(guó)正處于從高碳到低碳、無(wú)碳的過(guò)渡期。需要注意的是，未來(lái)一段時(shí)期內(nèi)，我國(guó)的能源需求總量仍會(huì)增加，但還不具備實(shí)現(xiàn)可再生能源對(duì)煤炭供能全替代的條件。

首先，可再生能源產(chǎn)能難以滿(mǎn)足全國(guó)14億人的用能。我們?nèi)匀恍枰禾?、石油等化石能源?lái)保障能源供需的平衡和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基本需求。

其次，可再生能源的產(chǎn)生和利用方式依然強(qiáng)烈地依賴(lài)地域和自然環(huán)境。要利用好可再生能源，我國(guó)需要結(jié)合區(qū)域智能能源網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建及新興產(chǎn)業(yè)的發(fā)展統(tǒng)籌考慮，多種能源互補(bǔ)融合才能發(fā)揮最大優(yōu)勢(shì)，這都需要一定的時(shí)間才能實(shí)現(xiàn)。

再次，煤炭的物質(zhì)屬性是難以替代的。發(fā)展以煤炭為原料的現(xiàn)代煤化工，不僅可彌補(bǔ)石油資源的不足，彌補(bǔ)現(xiàn)有石油加工與石油化工行業(yè)的結(jié)構(gòu)性缺陷，促進(jìn)化學(xué)工業(yè)整體結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，緊急情況下還可以成為保障油氣供應(yīng)的重要支撐。

目前，我國(guó)煤化工產(chǎn)業(yè)世界矚目，煤制甲醇、醋酸、乙二醇及煤制油、烯烴等的產(chǎn)量均位居世界第一。與此同時(shí)，煤化工還有降低碳排放的空間，以陜西榆林正在規(guī)劃建設(shè)的煤制含氧化合物及下游產(chǎn)品鏈的工業(yè)示范基地為例，據(jù)估算產(chǎn)值增加的同時(shí)碳排放可進(jìn)一步降低?？梢哉f(shuō)，煤炭資源依然是我國(guó)能源及相關(guān)工業(yè)體系中不可或缺的一部分。

強(qiáng)國(guó)論壇：未來(lái)五年，煤炭產(chǎn)業(yè)將如何發(fā)展？

劉中民：解決好能源問(wèn)題是當(dāng)前我國(guó)的重要議題之一，能源結(jié)構(gòu)低碳化發(fā)展是一項(xiàng)重要任務(wù)。能源結(jié)構(gòu)決定工業(yè)結(jié)構(gòu)，能源轉(zhuǎn)型將伴隨工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整，例如延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高附加值、精細(xì)化、差異化的產(chǎn)品等。

對(duì)于煤炭產(chǎn)業(yè)而言，未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重點(diǎn)是發(fā)揮煤化工的固有優(yōu)勢(shì)，生產(chǎn)適合煤化工特點(diǎn)的產(chǎn)品。

相較于其他生產(chǎn)方式，煤化工以合成氣和甲醇轉(zhuǎn)化為平臺(tái)，更適合于制取含氧、缺氫的大宗化學(xué)品和油品，其中，煤制醇類(lèi)、酸類(lèi)等含氧化合物具有天然優(yōu)勢(shì)，不僅能降低碳排放，同時(shí)還能解決因“糧制醇”而出現(xiàn)的“與人爭(zhēng)糧”的問(wèn)題。同時(shí)，應(yīng)積極探索煤化工基礎(chǔ)產(chǎn)品及過(guò)程與石油基原料的耦合途徑，實(shí)現(xiàn)一系列生產(chǎn)技術(shù)的變革，形成煤化工與整個(gè)能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的良好局面。

強(qiáng)國(guó)論壇：長(zhǎng)期看，如何實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”“碳中和”的碳排放目標(biāo)？

劉中民：“碳達(dá)峰”“碳中和”的目標(biāo)不是禁止二氧化碳排放，而是一邊降低二氧化碳排放，一邊促進(jìn)二氧化碳吸收，用吸收量抵消排放量。實(shí)現(xiàn)碳減排的大方向是發(fā)展可再生能源，以減少化石能源在整個(gè)能源體系中的比重。

可再生能源的種類(lèi)很多，從高效減排二氧化碳的角度看，有兩類(lèi)平臺(tái)需要特別關(guān)注。

其一，從能量的角度看，需要發(fā)展儲(chǔ)能平臺(tái)，以匯聚不平穩(wěn)的可再生電能，從而與主干電網(wǎng)發(fā)生平穩(wěn)聯(lián)系。當(dāng)前，風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源產(chǎn)生的電能并網(wǎng)利用率低，影響了可再生能源的發(fā)展規(guī)模?？稍偕茉匆?guī)模不夠大，單位成本便很難降低。因此，如果能夠建立起國(guó)家級(jí)的儲(chǔ)能平臺(tái)，讓可再生電能平穩(wěn)地進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)系統(tǒng)，這將在很大程度上幫助可再生能源的發(fā)展。

其二，從物質(zhì)的角度看，需要發(fā)展產(chǎn)氫和用氫的氫能平臺(tái)。氫與能源產(chǎn)業(yè)鏈上游產(chǎn)生二氧化碳的環(huán)節(jié)進(jìn)行耦合，可以實(shí)現(xiàn)碳減排；直接與二氧化碳反應(yīng)，可以生產(chǎn)能源產(chǎn)品或載能產(chǎn)品。特別是，氫與二氧化碳反應(yīng)生成的含氧化合物，是重要的化工產(chǎn)物和原料。這種生產(chǎn)方式既解決了二氧化碳排放的問(wèn)題，又增加了有用化學(xué)品的產(chǎn)量，一舉兩得。

另外，氫能也是清潔的二次能源，氫氣燃燒產(chǎn)生水，不存在碳排放問(wèn)題，但要廣泛應(yīng)用必須突破存儲(chǔ)難題。為此業(yè)界呼吁發(fā)展氫能電動(dòng)車(chē)，減少石油等化石能源的消耗。但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的一大阻礙就是氫氣的運(yùn)儲(chǔ)問(wèn)題。如果讓儲(chǔ)氫高壓鋼瓶滿(mǎn)大街跑，其中的安全隱患不容小視；將氫能儲(chǔ)存在甲醇等中間介質(zhì)中運(yùn)儲(chǔ)、需要時(shí)再放氫的技術(shù)還在發(fā)展中。綜合考慮，現(xiàn)階段，在高鐵、無(wú)人碼頭等特殊場(chǎng)景集中使用氫能更具可行性。

科學(xué)的減排措施是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的重要渠道之一。原則上，只要使用化石能源，就要排放二氧化碳；要實(shí)現(xiàn)碳減排，就要發(fā)展可再生能源。但是，化石能源與可再生能源二者并非簡(jiǎn)單的一一對(duì)沖關(guān)系，可再生能源增加并不意味著化石能源會(huì)自動(dòng)等量減少。因此，需要全國(guó)一盤(pán)棋，在構(gòu)建清潔低碳、安全高效國(guó)家能源體系的大格局下進(jìn)行統(tǒng)籌，不僅需要各能源相關(guān)行業(yè)破除壁壘形成合力，也需要各地政府積極支持，因地制宜積極構(gòu)建區(qū)域低碳化清潔能源供應(yīng)系統(tǒng)，在突破關(guān)鍵技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)區(qū)域能源革命促進(jìn)全國(guó)能源革命，解決能源問(wèn)題。

總之，能源涉及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)行業(yè)，能源行業(yè)本身需要結(jié)構(gòu)調(diào)整，其他行業(yè)也需要進(jìn)行以提高效率和節(jié)能減排為目標(biāo)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，甚至科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)模式也要有所調(diào)整以發(fā)揮國(guó)家體制的優(yōu)勢(shì)?？梢哉f(shuō)，只有通過(guò)頂層設(shè)計(jì)、全社會(huì)共同努力，才能形成永續(xù)發(fā)展的良性模式。

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