煤炭清潔高效利用與中國的碳減排戰(zhàn)略
一 煤炭清潔高效利用的必要性
1.煤炭能源的戰(zhàn)略地位
我國能源資源賦存的顯著特點(diǎn)是“富煤、缺油、少氣”,煤炭是主要的化石能源資源,占我國化石能源資源總量的90%以上?!度珖禾抠Y源潛力評(píng)價(jià)》顯示,中國2000米以內(nèi)煤炭資源總量達(dá)5.9萬億噸,圈定預(yù)測(cè)區(qū)2880個(gè),面積近45萬平方千米,預(yù)測(cè)資源量3.88萬億噸,已探明保有資源量2.02萬億噸,能源資源稟賦決定了煤炭在我國能源結(jié)構(gòu)中的基礎(chǔ)地位。
長期以來,特別是改革開放以來,煤炭作為最重要的基礎(chǔ)能源和工業(yè)原料,為保障我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的長期快速健康發(fā)展做出了突出貢獻(xiàn)。根據(jù)《2014年國家統(tǒng)計(jì)年鑒》數(shù)據(jù),1990~2013年,我國煤炭消費(fèi)總量平均每年增長約1.1億噸,煤炭在我國一次能源生產(chǎn)總量構(gòu)成中比重為73%~78%,在初級(jí)能源消費(fèi)總量構(gòu)成中的比重介于66%~76%之間。圖1和圖2分別給出了最近10年我國一次能源生產(chǎn)和能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的演變情況,其中煤炭在我國初級(jí)能源結(jié)構(gòu)中的比重基本變化不大。《2014年國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展統(tǒng)計(jì)公報(bào)》的最新數(shù)據(jù)顯示,2014年我國煤炭生產(chǎn)總量為38.7億噸,煤炭在我國能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重分別為75.6%和66%(國家統(tǒng)計(jì)局,2015)。

圖1 我國一次能源生產(chǎn)結(jié)構(gòu)情況

圖2 我國一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)情況
煤炭是我國能源安全的重要保障。近年來,國內(nèi)油氣資源的需求增長較快,增量主要是以進(jìn)口為主,石油、天然氣的對(duì)外依存度逐年上升。2014年,我國石油對(duì)外依存度已經(jīng)接近60%,天然氣對(duì)外依存度上升至32%。油氣資源進(jìn)口容易受國際能源市場(chǎng)波動(dòng)和地緣政治等諸多因素的影響,我國能源安全形勢(shì)不容樂觀。與此同時(shí),非化石能源占我國一次能源消費(fèi)總量的比重仍然偏低,2014年僅為11%(國家統(tǒng)計(jì)局,2015),新能源、可再生能源的發(fā)展,受限于成本、技術(shù)、經(jīng)濟(jì)性等因素影響,仍存在較大的不確定性,短期內(nèi)難以大規(guī)模替代煤炭等傳統(tǒng)化石能源。雖然在經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入“新常態(tài)”和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)的大背景下,我國煤炭產(chǎn)量增速放緩,煤炭消費(fèi)量出現(xiàn)下降,從保障能源安全角度看,煤炭仍然是目前我國自主能力最強(qiáng)的能源。
煤炭是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)穩(wěn)定的重要支撐。我國經(jīng)濟(jì)高度依賴煤炭的特征顯著,經(jīng)濟(jì)增長與煤炭消費(fèi)變化趨勢(shì)非常接近,具有較大的關(guān)聯(lián)特征。如圖3所示,近10年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)與煤炭消費(fèi)總量呈現(xiàn)明顯的線性關(guān)系,相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.987。煤炭工業(yè)規(guī)?;l(fā)展的同時(shí),全產(chǎn)業(yè)鏈提供了大量的就業(yè)崗位。截至2013年年末,全國煤炭開采和洗選業(yè)共有企業(yè)法人單位1.9萬個(gè),行業(yè)從業(yè)人員611.3萬人(國家統(tǒng)計(jì)局,2014)。因此,煤炭為我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn),煤炭的穩(wěn)定供應(yīng)在確保國民經(jīng)濟(jì)正常運(yùn)轉(zhuǎn)、保障居民生活質(zhì)量、維系社會(huì)穩(wěn)定等方面作用顯著,在全國社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局中具有重要的戰(zhàn)略地位。

圖3 近10年(2004~2013)國內(nèi)生產(chǎn)總值與原煤消費(fèi)總量之間的線性關(guān)系
煤炭產(chǎn)業(yè)是我國區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要引擎。由于我國不同區(qū)域的差異性,煤炭的主產(chǎn)區(qū)和調(diào)出區(qū)往往以煤炭為主導(dǎo)產(chǎn)業(yè),其煤炭消耗強(qiáng)度和煤炭依賴度較高;煤炭的調(diào)入?yún)^(qū)雖然煤炭消耗強(qiáng)度較低,但煤炭依賴度也較高,煤炭能源仍是區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱。根據(jù)謝和平等學(xué)者的研究,我國晉陜蒙寧甘地區(qū)重工業(yè)化特征突出,煤炭依賴度為全國最高,并高于全國平均值10%以上,以煤炭開采、煤電、煤化工等煤源產(chǎn)業(yè)為代表的重工業(yè)成為地區(qū)工業(yè)的支柱,支撐了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展;華東地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá),煤炭資源短缺,屬于煤炭調(diào)入?yún)^(qū),其能源消費(fèi)總量高,煤炭依賴度高居全國第二位;而煤炭依賴度排在后面的其他三大區(qū)華南區(qū)、東北區(qū)和新青區(qū)的煤炭依賴度基本維持在60%以上(謝和平等,2014)。上述現(xiàn)象充分說明煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主體地位依然突出,在我國區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展中也起著舉足輕重的支撐作用。煤炭產(chǎn)業(yè)為山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏、河南、山東、貴州、新疆等主要能源生產(chǎn)地區(qū)提供了重要產(chǎn)業(yè)支撐和經(jīng)濟(jì)來源,同時(shí)也為華東、華南等主要能源消費(fèi)地區(qū)提供了可靠的能源保障。
我國能源資源稟賦特點(diǎn)及立足國內(nèi)的能源安全戰(zhàn)略方針決定了在未來較長一段時(shí)期內(nèi),煤炭仍將是我國重要的基礎(chǔ)能源。根據(jù)《中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究》的研究結(jié)果,到2020年煤炭消費(fèi)比重降至62%的任務(wù)依舊艱巨,即使到2050年大約還將達(dá)到50%(謝克昌等,2014)。因此,由于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整和優(yōu)化是一個(gè)長期的過程,煤炭在相當(dāng)長的一個(gè)時(shí)期內(nèi)仍然是我國最可靠、最穩(wěn)定、最經(jīng)濟(jì)、最可調(diào)的能源。
2.我國碳減排戰(zhàn)略的要求
我國作為發(fā)展中國家,正處于工業(yè)化、城鎮(zhèn)化加快發(fā)展的歷史階段,煤炭的大規(guī)模生產(chǎn)和消費(fèi),在為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出重要貢獻(xiàn)的同時(shí),也帶來了較為嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題。我國煤炭消費(fèi)總量的快速增加,不僅造成了污染物排放總量的增長,溫室氣體排放量也在迅速增長,煤炭利用相關(guān)的碳排放問題日益突出。我國煤炭消費(fèi)相關(guān)的二氧化碳排放在能源活動(dòng)相關(guān)二氧化碳排放中占比長期維持在80%左右,而全球煤炭消費(fèi)相關(guān)的二氧化碳排放的相應(yīng)占比長期穩(wěn)定在40%左右,僅為中國的一半。我國已成為全球溫室氣體排放第一大國,未來能源消費(fèi)和溫室氣體排放還將持續(xù)增長。隨著國際碳排放空間被進(jìn)一步約束,我國在國際氣候談判中面臨的壓力越來越大,煤炭能源發(fā)展的碳排放約束將不斷強(qiáng)化。
2009年哥本哈根會(huì)議召開前,我國政府宣布到2020年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放量比2005年下降40%~45%的行動(dòng)目標(biāo),并作為約束性指標(biāo)納入國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展中長期規(guī)劃。2014年11月《中美氣候變化聯(lián)合聲明》宣布,中國到2030年左右CO2排放量達(dá)到峰值,且將努力早日達(dá)峰,這意味著我國燃煤利用未來還直接受限于碳排放空間。2015年6月30日,中國正式宣布作為《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方的“中國國家自主貢獻(xiàn)”,其中核心內(nèi)容是中國在2020年后直到2030年的氣候變化行動(dòng)目標(biāo),包括2030年的單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放比2005年降低60%~65%,非化石能源占一次能源消費(fèi)比重提高到20%左右。
作為負(fù)責(zé)任的大國,中國將努力爭(zhēng)取CO2排放總量盡早達(dá)到峰值。我國《國家應(yīng)對(duì)氣候變化規(guī)劃(2014-2020年)》提出,“盡管我國實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展,但粗放型的發(fā)展方式并沒有根本轉(zhuǎn)變,長期形成的高碳發(fā)展模式導(dǎo)致我國推進(jìn)現(xiàn)代化進(jìn)程中面臨資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì),經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展面臨著巨大挑戰(zhàn),加快轉(zhuǎn)變發(fā)展方式、推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整,走綠色低碳發(fā)展道路勢(shì)在必行”。受資源稟賦條件限制,我國一方面要大力發(fā)展新能源和可再生能源,另一方面要著力實(shí)現(xiàn)煤炭等化石能源的優(yōu)質(zhì)化利用(姜耀東,2015)。
作為高碳能源的煤炭,無論以何種方式利用,都無法避免CO2排放。但是,通過提高煤炭能源利用效率,實(shí)現(xiàn)能量梯級(jí)利用與資源的閉路循環(huán)利用,無疑可以最大限度地減少碳排放。由于通過清潔高效利用,在保障我國能源安全的同時(shí)(黨政軍,2012),可以減少煤炭消費(fèi)以及相關(guān)大氣污染物排放,也為顯著降低碳排放帶來了可能。因而,推進(jìn)煤炭清潔高效開發(fā)利用,已成為應(yīng)對(duì)氣候變化和防治大氣污染、實(shí)現(xiàn)碳減排的重要組成部分,是我國向低碳經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的重要組成部分,有利于樹立良好的國際形象,也是實(shí)現(xiàn)我國推出的一系列的碳減排戰(zhàn)略目標(biāo)的保障措施。
3.煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需要
黨的十八大以來,面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì),大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),建設(shè)“美麗中國”,著力推進(jìn)綠色發(fā)展、循環(huán)發(fā)展、低碳發(fā)展,形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式及生活方式,走可持續(xù)發(fā)展道路,已經(jīng)成為全社會(huì)需要共同行動(dòng)的一項(xiàng)重大戰(zhàn)略任務(wù),實(shí)現(xiàn)煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的需求同樣迫切。
煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)涵至少包括三個(gè)方面,一是煤炭資源的可持續(xù)性,主要體現(xiàn)為煤炭資源供給在未來較長一段時(shí)間內(nèi)的可接續(xù)性,要求煤炭資源在被“后續(xù)資源”所替代前能保持資源的持續(xù)供給。因此,可持續(xù)的煤炭資源利用要求煤炭資源在利用過程中盡可能地減少浪費(fèi),通過技術(shù)進(jìn)步提高煤炭資源的利用率;二是煤炭開發(fā)利用需要在生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)承受能力之內(nèi),煤炭資源開發(fā)需盡可能少地減輕對(duì)水資源和地表生態(tài)的破壞,煤炭資源利用過程中的生態(tài)環(huán)境影響需盡可能地降到最低,甚至達(dá)到總體可控;三是煤炭資源開發(fā)利用需服務(wù)于社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展,也就是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的前提是促進(jìn)區(qū)域社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展(彭蘇萍等,2014)。
我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費(fèi)國,也是全球主要的煤炭進(jìn)口國(BP,2015)。我國煤炭資源現(xiàn)狀也不容樂觀,主要表現(xiàn)為煤炭資源儲(chǔ)量分布和品種數(shù)量不均,勘探程度低,經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量和人均占有量少。截至2009年年末,我國尚未利用資源量中精查儲(chǔ)量?jī)H為2593.58億噸,僅占16.8%,可采煤炭資源儲(chǔ)量約為1500億噸,人均可采儲(chǔ)量低于世界主要產(chǎn)煤國(彭蘇萍等,2014)。按照36億噸的產(chǎn)能估算,已有儲(chǔ)量?jī)H供開采40余年。如果考慮我國回采率的實(shí)際情況,可采儲(chǔ)量可能更少。因此,科學(xué)地開發(fā)利用我國煤炭資源十分必要。
當(dāng)前,我國大規(guī)模的煤炭開發(fā)利用帶來的生態(tài)環(huán)境問題已經(jīng)逐步顯現(xiàn),尤其是燃煤大氣污染問題成為全社會(huì)廣泛關(guān)注的焦點(diǎn)。有研究表明,煤炭燃燒產(chǎn)生的二氧化硫、氮氧化物、細(xì)顆粒物排放分別占全國總量的80%、60%、70%(謝克昌等,2014),大量煤炭作為終端能源而被直接消費(fèi),是產(chǎn)生PM2.5的重要原因。與全球主要耗煤國相比,我國煤炭消費(fèi)行業(yè)過于分散,利用效率低,污染物排放量大,煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)亟待改善。長期以來依靠大量消耗煤炭資源支撐粗放式的經(jīng)濟(jì)增長模式,并不可持續(xù)。
推進(jìn)煤炭清潔高效開發(fā)利用,可以有效減少對(duì)煤炭資源的消耗,減輕對(duì)水資源和生態(tài)破壞的影響,減少污染物和CO2的排放。隨著煤炭生產(chǎn)和利用的環(huán)境約束不斷加劇,控制煤炭消費(fèi)總量,推動(dòng)煤炭高效開發(fā)與清潔利用勢(shì)在必行。2013年以來,從中央到地方各級(jí)政府適時(shí)出臺(tái)了一系列針對(duì)性政策措施。2013年9月,國務(wù)院出臺(tái)了《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》(國發(fā)〔2013〕37號(hào)),第一次明確提出要制定國家煤炭消費(fèi)總量中長期控制目標(biāo)。2014年6月13日,中央財(cái)經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)小組第六次會(huì)議提出,推進(jìn)能源消費(fèi)、供給、技術(shù)、體制革命,實(shí)施“節(jié)約、清潔、安全、低碳”的能源戰(zhàn)略方針,大力推進(jìn)煤炭清潔高效利用。2014年11月20日,國務(wù)院辦公廳下發(fā)《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》(國辦發(fā)〔2014〕31號(hào)),明確了今后一段時(shí)期我國能源發(fā)展的總體方略和行動(dòng)綱領(lǐng),該行動(dòng)計(jì)劃也是“十三五”階段我國煤炭發(fā)展的綱領(lǐng)性文件。2014年12月26日,國家能源局、環(huán)境保護(hù)部、工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于促進(jìn)煤炭安全綠色開發(fā)和清潔高效利用的意見》(國能煤炭〔2014〕571號(hào)),提出要積極推進(jìn)煤炭發(fā)展方式轉(zhuǎn)變,提高煤炭資源綜合開發(fā)利用水平。2015年2月2日,工業(yè)和信息化部、財(cái)政部發(fā)布《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃》(工信部聯(lián)節(jié)〔2015〕45號(hào)),對(duì)工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用做出了部署,推薦了21種工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用參考技術(shù)。2015年4月27日,國家能源局出臺(tái)《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》(國能煤炭〔2015〕141號(hào)),首次對(duì)進(jìn)一步提高我國煤炭清潔高效利用水平做出了全面系統(tǒng)性部署。
隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入新常態(tài),國內(nèi)宏觀經(jīng)濟(jì)增速放緩,能源需求強(qiáng)度和增速下降,煤炭市場(chǎng)需求增幅回落,我國煤炭市場(chǎng)呈現(xiàn)總量寬松、結(jié)構(gòu)性過剩的態(tài)勢(shì)。未來5~10年的國內(nèi)外能源形勢(shì),為大力推進(jìn)煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用提供了難得的歷史機(jī)遇。因此,要破解煤炭發(fā)展面臨的產(chǎn)能過剩嚴(yán)重、在建產(chǎn)能過大、開發(fā)利用結(jié)構(gòu)不合理、使用效率低等突出問題,同時(shí)確保我國能源安全和生態(tài)安全,關(guān)鍵在于要走生態(tài)環(huán)境友好的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)型可持續(xù)發(fā)展道路,而整體推進(jìn)煤炭全行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用是唯一途徑。
二 我國煤炭清潔高效利用的基礎(chǔ)與問題
1.我國煤炭利用的總體現(xiàn)狀與問題
我國煤炭消費(fèi)的80%主要集中在電力、鋼鐵、石化、化工、有色金屬、建材、造紙、紡織等行業(yè)。電力行業(yè)是我國最大的煤炭消費(fèi)部門,目前,發(fā)電所消耗的煤炭約占我國煤炭消費(fèi)總量的58%,遠(yuǎn)低于美國的92%、德國的80%。除電力行業(yè)外,主要的工業(yè)用煤部門為焦化、煤化工、工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯。2012年我國工業(yè)領(lǐng)域(不含電力行業(yè))煤炭消耗為16億噸,占到煤炭消耗總量的46%,其中焦化、煤化工、工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯分別占29%、20%、30%、16%(摘自《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃》)。
我國煤炭利用水平在逐漸提高。近年來,我國煤炭的選洗量逐年增大,2013年原煤入洗率達(dá)到59.8%左右,比2005年提高了78%,大大改善了商品煤的質(zhì)量,節(jié)約了鐵路運(yùn)輸運(yùn)力。我國燃煤電廠普遍采用了清潔發(fā)電技術(shù),特別是煤電污染物超低排放技術(shù)已達(dá)到世界領(lǐng)先水平,新建燃煤發(fā)電廠以超臨界、超超臨界機(jī)組為主,有效降低了污染物排放對(duì)環(huán)境的影響。近年來,我國通過對(duì)鋼鐵、建材、造紙等高耗能行業(yè)及一些散煤用煤行業(yè),實(shí)施一系列的節(jié)能減排措施,取得了較好的效果。我國傳統(tǒng)化工用煤保持持續(xù)增長,近幾年全國年煉焦用煤維持在近5億噸,同時(shí)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)已經(jīng)進(jìn)入了快速發(fā)展時(shí)期。
我國用煤行業(yè)節(jié)能減排雖然已取得重要進(jìn)展,但由于煤炭利用總量大,先進(jìn)技術(shù)應(yīng)用的比例相對(duì)較低,替代落后技術(shù)需要大量的投資和建設(shè)周期。在取得進(jìn)步的同時(shí),煤炭能源利用的能耗高、污染重問題仍然有待解決,工業(yè)能耗與國際先進(jìn)水平相比還存在差距。由于煤炭產(chǎn)量增速高于原煤入選率的增速,大量低質(zhì)的動(dòng)力煤和褐煤被使用,嚴(yán)重降低了煤炭燃燒效率和煤炭轉(zhuǎn)化使用效率。我國現(xiàn)在存有大量的亞臨界機(jī)組,超臨界、超超臨界機(jī)組占燃煤發(fā)電裝機(jī)容量的比例不到40%;先進(jìn)的高效煤粉工業(yè)鍋爐、水煤漿工業(yè)鍋爐、低質(zhì)原料型煤鍋爐市場(chǎng)占有率不到20%。同時(shí),我國每年有大量煤炭用于工業(yè)小鍋爐和居民供暖,散燒煤?jiǎn)栴}依然嚴(yán)峻,燃燒效率低,污染物治理難度大,對(duì)環(huán)境影響很大?!豆I(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃》指出,我國焦化、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等重點(diǎn)用煤領(lǐng)域的煤炭利用問題十分突出,“一是能耗高、污染重,焦化、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等主要用煤領(lǐng)域裝備技術(shù)水平偏低,與國際先進(jìn)水平相比存在較大差距;二是煤化工結(jié)構(gòu)不合理,煤炭綜合利用效率較低,部分產(chǎn)品存在產(chǎn)能過?,F(xiàn)象,產(chǎn)品附加值有待提高;三是煤炭利用產(chǎn)業(yè)融合度不高,大多數(shù)煤化工企業(yè)相對(duì)獨(dú)立,與相關(guān)產(chǎn)業(yè)銜接不夠,煤炭整體利用水平有待提升”。
加快推進(jìn)煤炭清潔高效利用,對(duì)于促進(jìn)我國煤炭行業(yè)綠色發(fā)展,減少大氣污染物的產(chǎn)生和排放,改善大氣環(huán)境質(zhì)量,具有重要意義。在煤炭作為我國主體能源的前提條件下,切實(shí)轉(zhuǎn)變煤炭的粗放發(fā)展方式、實(shí)現(xiàn)清潔高效利用是我國能源發(fā)展的主要任務(wù),也是中國能源革命成功的重要標(biāo)志。因而,要想根本性地扭轉(zhuǎn)我國煤炭開發(fā)和利用過程中相關(guān)的污染物排放等問題,需要在體制機(jī)制、技術(shù)、管理等多個(gè)層面采取切實(shí)積極的應(yīng)對(duì)措施。
2.煤炭清潔高效利用工程技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)
煤炭清潔高效利用是包括煤炭洗選加工、煤炭高效潔凈燃燒、煤炭氣化、煤炭轉(zhuǎn)化和污染控制等在內(nèi)的工程技術(shù)體系,基本覆蓋了從煤炭開發(fā)到利用的產(chǎn)業(yè)全過程。煤炭清潔高效利用涉及范圍較廣,所用的技術(shù)與多個(gè)行業(yè)、多個(gè)學(xué)科相交叉,是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。長期以來,我國在煤炭清潔高效利用方面,針對(duì)煤炭熱效率和污染物排放問題已經(jīng)開展了大量卓有成效的研究工作?!笆濉睍r(shí)期,我國煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化與利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)已取得重要突破。
我國燃煤發(fā)電效率持續(xù)提升,已經(jīng)具有世界上最先進(jìn)的燃煤發(fā)電技術(shù),百萬千瓦超超臨界燃煤機(jī)組最低供電煤耗達(dá)270克標(biāo)煤/千瓦時(shí)左右。截至2013年年底,全國百萬千瓦以上超超臨界燃煤機(jī)組已投運(yùn)63臺(tái),為世界最多。2013年,全國火電機(jī)組平均供電煤耗為321克標(biāo)煤/千瓦時(shí)。對(duì)于百萬千瓦級(jí)的大型火電廠而言,單位供電煤耗每降1克,節(jié)省的成本可以千萬元計(jì)。例如,上海外高橋第三發(fā)電廠投產(chǎn)六年來,通過清潔燃煤技術(shù)創(chuàng)新,走出了一條獨(dú)具特色的“綠電”之路,以287.44克標(biāo)煤/千瓦時(shí)的較低煤耗量,實(shí)現(xiàn)了上海10%的電力供應(yīng),成為世界上發(fā)電效率最高、最清潔環(huán)保的火電廠。
我國煤炭利用污染物控制和資源回收利用正在穩(wěn)步推進(jìn),以燃?xì)鉄煔馀欧艠?biāo)準(zhǔn)作為參考的超低排放取得突破性進(jìn)展,已經(jīng)成為燃煤發(fā)電污染物控制和治理的方向(中國工程科技發(fā)展戰(zhàn)略研究院,2014)。例如,浙江能源集團(tuán)嘉興電廠三期7號(hào)與8號(hào)百萬機(jī)組、神華國華舟山電廠4號(hào)機(jī)組、廣州恒運(yùn)9號(hào)機(jī)組等率先實(shí)現(xiàn)燃煤電廠的常規(guī)污染物超低排放。發(fā)展整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)(IGCC,Integrated Gasification Combined Cycle)是實(shí)現(xiàn)煤炭高效、近零排放發(fā)電的有效途徑,我國首座自主開發(fā)、設(shè)計(jì)、制造并建設(shè)的IGCC示范工程項(xiàng)目——華能天津IGCC示范電站已投運(yùn),結(jié)果表明,粉塵和SO2排放濃度低于1mg/Nm3、NOx排放濃度低于50mg/Nm3,達(dá)到了天然氣排放水平,發(fā)電效率比同容量常規(guī)發(fā)電技術(shù)高4~6個(gè)百分點(diǎn)。
煤炭轉(zhuǎn)化方面,煤氣化、煤直接及間接液化、煤制烯烴、煤制甲烷、煤基乙二醇等一批現(xiàn)代煤化工技術(shù)取得了重大突破,一批示范工程建設(shè)投產(chǎn),并逐步進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)階段(黃其勵(lì)、彭蘇萍,2015)。我國目前已擁有煤氣化、煤制油、甲醇制烯烴等一批具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的關(guān)鍵技術(shù),神華集團(tuán)鄂爾多斯108萬噸/年的煤炭直接液化、包頭60萬噸/年煤制烯烴、內(nèi)蒙古大唐國際克什克騰煤制天然氣項(xiàng)目等一批現(xiàn)代煤化工國家示范項(xiàng)目陸續(xù)示范成功。此外,粉煤灰中提取鋁、鎵等有用資源技術(shù)也已取得重要突破,煤炭資源及其共伴生資源的綜合利用水平不斷提高。
我國煤炭清潔高效利用工程技術(shù)的發(fā)展盡管取得了一定的成就,但是仍然存在許多問題。長期以來,我國在潔凈煤技術(shù)的發(fā)展方面已經(jīng)投入了大量人力、物力和財(cái)力,但是由于缺乏宏觀的規(guī)劃和指導(dǎo),整體協(xié)調(diào)不夠,造成部門的條塊分割,力量分散,甚至存在重復(fù)投資現(xiàn)象。由于先進(jìn)潔凈煤技術(shù)的放大試驗(yàn)和工程示范程度不一,一些已被實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的技術(shù),存在推廣應(yīng)用的配套政策難以落實(shí)的問題,導(dǎo)致潔凈煤技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程速度較慢,許多技術(shù)成果仍停留在研究室內(nèi)或小試階段,尚未實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用以及迅速推向市場(chǎng)。先進(jìn)煤炭清潔高效利用技術(shù)的開發(fā)和推廣工作,仍需要一系列配套的法律法規(guī)以及相關(guān)財(cái)稅政策予以明確支持。
綠色清潔高效已成為全球煤炭技術(shù)發(fā)展主流。通過技術(shù)創(chuàng)新,提高效率、解決污染,實(shí)現(xiàn)煤炭的清潔高效轉(zhuǎn)化和利用,成為我國以煤炭為主的能源體系下的必然選擇。現(xiàn)有的工程實(shí)踐和技術(shù)證明,燃煤發(fā)電可以實(shí)現(xiàn)常規(guī)污染物的近零排放,未來發(fā)電仍然是煤炭利用的主要方向。燃煤發(fā)電將大力發(fā)展高參數(shù)、大型化的先進(jìn)高效燃煤潔凈發(fā)電技術(shù),全面提高火電行業(yè)平均供電效率,促進(jìn)煤電產(chǎn)業(yè)的換代升級(jí)?,F(xiàn)代煤化工技術(shù)是未來一段時(shí)間煤炭清潔高效利用的重要方向。我國煤炭轉(zhuǎn)化的發(fā)展將結(jié)合不同煤種、不同技術(shù)工藝等,選擇匹配性的產(chǎn)品方向和規(guī)模,有序發(fā)展。應(yīng)該說,我國在煤炭清潔高效利用技術(shù)與產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域可以形成強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力,尤其是在降低成本、實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)運(yùn)行等方面。在能源密集型行業(yè),我國企業(yè)一般只需投入相當(dāng)于一些國際企業(yè)60%~70%的成本完成相應(yīng)工程任務(wù),具有巨大的經(jīng)濟(jì)性和綜合成本優(yōu)勢(shì)。因此,煤炭清潔高效利用技術(shù)的持續(xù)突破,同樣蘊(yùn)藏著新的產(chǎn)業(yè)發(fā)展機(jī)遇,特別是煤電新技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用,仍具有巨大的市場(chǎng)空間和實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
3.煤炭清潔高效利用對(duì)碳排放的影響
煤炭利用是我國CO2排放的主要來源(謝克昌等,2014),因煤炭消費(fèi)而排放的二氧化碳約占總排放量的80%,而美國由于煤炭消耗排放的二氧化碳僅占20%左右(陳俊武、陳香生,2011)。我國煤炭能源的發(fā)展將受限于日益嚴(yán)格的環(huán)境約束,面臨越來越大的碳減排壓力。一旦實(shí)施碳稅等環(huán)境稅政策,將使煤炭開發(fā)利用成本大大增加,對(duì)煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生重要影響,對(duì)煤炭開發(fā)利用技術(shù)帶來重大挑戰(zhàn)。此外,隨著我國天然氣和非化石能源加快發(fā)展,與煤炭能源的競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇,其對(duì)煤炭的擠壓效應(yīng)已經(jīng)顯現(xiàn),煤炭發(fā)展空間受到壓縮。非煤能源的加快發(fā)展,對(duì)煤炭的替代作用可能加強(qiáng),煤炭與非煤能源之間的競(jìng)爭(zhēng)也將迫使煤炭利用相關(guān)產(chǎn)業(yè)通過多種途徑來實(shí)現(xiàn)清潔高效利用,減少對(duì)碳排放的影響。
在各種類型的碳減排措施中,通過直接淘汰產(chǎn)能來控制煤炭消費(fèi)總量的效果最為明顯,也能迅速降低煤炭消費(fèi),從而減少二氧化碳排放。近10年來,淘汰落后產(chǎn)能的相關(guān)節(jié)能減排政策持續(xù)實(shí)施,僅依靠直接淘汰落后產(chǎn)能來實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)總量控制,空間已經(jīng)較為有限,且在執(zhí)行過程中難度不斷增大,實(shí)際效果難以保證。因此,控制煤炭消費(fèi)總量,需要多管齊下,在充分辨識(shí)當(dāng)前我國的用煤結(jié)構(gòu)以及未來相當(dāng)長時(shí)期內(nèi)我國煤炭需求的發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上,針對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域、重點(diǎn)行業(yè)開展煤炭利用的效果評(píng)估,科學(xué)有效調(diào)控不同行業(yè)用煤總量和結(jié)構(gòu),進(jìn)而實(shí)施有效的用煤管理。從長期來看,推進(jìn)各類型用煤部門煤炭資源的高效清潔利用是唯一可靠的途徑(劉強(qiáng)等,2014)。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度來看,煤炭開發(fā)利用過程均涉及溫室氣體排放。依靠直接控制煤炭消費(fèi)總量,尚不能滿足我國碳減排的總體要求,因而必須采取措施,充分挖掘煤炭開發(fā)利用過程中的碳減排潛力。煤炭開采過程中,主要的溫室氣體排放源為甲烷逃逸排放以及相關(guān)開發(fā)過程的能源消耗引起的溫室氣體排放,因而煤炭開采過程中碳減排的主要途徑包括抽采利用煤礦瓦斯,有效利用礦井低溫?zé)嵩唇档妥杂妹汉暮碗姾牡取T诿禾坷眠^程中,碳排放最為集中,煤炭轉(zhuǎn)化與利用環(huán)節(jié)的碳排放量占煤炭產(chǎn)業(yè)鏈全過程溫室氣體排放的86%~92%(任世華,2014)。與此同時(shí),煤炭利用過程中碳減排的空間較大。僅在技術(shù)層面,燃煤發(fā)電相關(guān)碳減排的主要途徑是采用先進(jìn)的發(fā)電技術(shù)提高發(fā)電效率。與燃煤發(fā)電相比(全國平均水平),先進(jìn)煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)的碳排放系數(shù)相對(duì)更低,同樣的煤炭轉(zhuǎn)化路線,利用環(huán)節(jié)效率越高,相應(yīng)的碳排放越低。
需要指出的是,大力發(fā)展化石能源清潔高效利用與新能源和可再生能源的規(guī)?;l(fā)展并不矛盾。煤炭清潔高效利用與低碳發(fā)展、能源可持續(xù)發(fā)展、生態(tài)環(huán)境保護(hù)、應(yīng)對(duì)氣候變化可以協(xié)同起來,甚至從某種意義上說,出發(fā)點(diǎn)是根本一致的。比如,一種碳減排需求,如果能通過煤炭清潔高效利用的方式,以同樣甚至更少的經(jīng)濟(jì)成本來達(dá)成,則更值得大力推廣應(yīng)用。加大環(huán)境倒逼機(jī)制,以不斷提高的污染物控制標(biāo)準(zhǔn),來倒逼先進(jìn)煤炭清潔高效利用技術(shù)的研發(fā)與推廣應(yīng)用。對(duì)效率高、環(huán)境效益好和采用高新技術(shù)的煤炭利用企業(yè),應(yīng)進(jìn)一步加大政策支持力度。因此,實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用,將根本扭轉(zhuǎn)傳統(tǒng)煤炭發(fā)展產(chǎn)生的環(huán)境問題,奠定我國煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)煤炭的綠色、清潔、低碳和高效轉(zhuǎn)型,進(jìn)而服務(wù)于我國碳減排事業(yè)的發(fā)展。
三 實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的能力建設(shè)途徑
1.國家總體戰(zhàn)略目標(biāo)
我國政府高度重視煤炭清潔高效利用工作,出臺(tái)了一系列相關(guān)政策措施,國家層面關(guān)于煤炭清潔高效利用的總體戰(zhàn)略目標(biāo)已經(jīng)逐漸清晰。
2014年公布的我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》提出,“到2020年,我國煤炭消費(fèi)總量需控制在42億噸左右,全國煤炭消費(fèi)在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重降至62%以內(nèi);國內(nèi)一次能源生產(chǎn)總量達(dá)到42億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,能源自給能力保持在85%左右”,其中煤炭是保障我國能源自給的核心能源。
2015年工信部和財(cái)政部聯(lián)合公布的《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》提出:“到2017年,實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤炭消耗8000萬噸以上,減少煙塵排放量50萬噸、二氧化硫排放量60萬噸、氮氧化物40萬噸,促進(jìn)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善。到2020年,力爭(zhēng)節(jié)約煤炭消耗1.6億噸以上,減少煙塵排放量100萬噸、二氧化硫排放量120萬噸、氮氧化物80萬噸?!?/p>
2015年國家能源局發(fā)布的《煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》中,進(jìn)一步明確了我國煤炭清潔高效利用的具體目標(biāo):“全國新建燃煤發(fā)電機(jī)組平均供電煤耗低于300克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時(shí);到2017年,全國原煤入選率達(dá)到70%以上;現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)化示范取得初步成效,燃煤工業(yè)鍋爐平均運(yùn)行效率比2013年提高5個(gè)百分點(diǎn)。到2020年,原煤入選率達(dá)到80%以上;現(xiàn)役燃煤發(fā)電機(jī)組改造后平均供電煤耗低于310克/千瓦時(shí),電煤占煤炭消費(fèi)比重提高到60%以上;現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)化示范取得階段性成果,形成更加完整的自主技術(shù)和裝備體系;燃煤工業(yè)鍋爐平均運(yùn)行效率比2013年提高8個(gè)百分點(diǎn);穩(wěn)步推進(jìn)煤炭?jī)?yōu)質(zhì)化加工、分質(zhì)分級(jí)梯級(jí)利用、煤礦廢棄物資源化利用等的示范,建設(shè)一批煤炭清潔高效利用示范工程項(xiàng)目?!?/p>
2.重點(diǎn)領(lǐng)域及關(guān)鍵路徑
基于實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的迫切要求,在對(duì)煤炭消費(fèi)總量控制的同時(shí),有效保障國家能源安全,實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)優(yōu)化與燃煤污染治理的雙重目標(biāo),為當(dāng)前煤炭發(fā)展亟須解決的問題。
我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》提出:“按照安全、綠色、集約、高效的原則,加快發(fā)展煤炭清潔開發(fā)利用技術(shù),不斷提高煤炭清潔高效開發(fā)利用水平。清潔高效發(fā)展煤電。轉(zhuǎn)變煤炭使用方式,著力提高煤炭集中高效發(fā)電比例。提高煤電機(jī)組準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn),新建燃煤發(fā)電機(jī)組供電煤耗低于每千瓦時(shí)300克標(biāo)準(zhǔn)煤,污染物排放接近燃?xì)鈾C(jī)組排放水平。提高煤炭清潔利用水平。制定和實(shí)施煤炭清潔高效利用規(guī)劃,積極推進(jìn)煤炭分級(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用,加大煤炭洗選比重,鼓勵(lì)煤矸石等低熱值煤和劣質(zhì)煤就地清潔轉(zhuǎn)化利用。建立健全煤炭質(zhì)量管理體系,加強(qiáng)對(duì)煤炭開發(fā)、加工轉(zhuǎn)化和使用過程的監(jiān)督管理。加強(qiáng)進(jìn)口煤炭質(zhì)量監(jiān)管。大幅減少煤炭分散直接燃燒,鼓勵(lì)農(nóng)村地區(qū)使用潔凈煤和型煤?!?/p>
《工業(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》提出:“以削減煤炭消耗量、減少污染物排放為目標(biāo),以焦化、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等工業(yè)用煤為重點(diǎn),以煤炭消耗量大的城市為載體,結(jié)合本地產(chǎn)業(yè)實(shí)際,充分發(fā)揮市場(chǎng)主導(dǎo)作用,加大地方政府組織協(xié)調(diào)力度,推動(dòng)轄區(qū)內(nèi)相關(guān)企業(yè)實(shí)施清潔生產(chǎn)技術(shù)改造,提升技術(shù)裝備水平、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)產(chǎn)業(yè)融合,綜合提升區(qū)域煤炭清潔高效利用水平,實(shí)現(xiàn)控煤、減煤,防治大氣環(huán)境污染,促進(jìn)區(qū)域環(huán)境質(zhì)量改善?!?/p>
一般而言,結(jié)合我國已有的煤炭清潔高效利用方面的行動(dòng)計(jì)劃,實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用的目標(biāo),可以概括為三種方式。
(1)控制煤炭消費(fèi)總量
通過健全能源管理制度,實(shí)施總量管控措施,約束煤炭資源消費(fèi)。我國對(duì)煤炭消費(fèi)重點(diǎn)地區(qū),已經(jīng)建立了消減煤炭消費(fèi)總量的目標(biāo)。我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》提出:“控制重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)領(lǐng)域煤炭消費(fèi)總量,推進(jìn)減量替代,壓減煤炭消費(fèi)。削減京津冀魯、長三角和珠三角等區(qū)域煤炭消費(fèi)總量??刂浦攸c(diǎn)用煤領(lǐng)域煤炭消費(fèi)。”例如,根據(jù)我國三大空氣污染重點(diǎn)聯(lián)防聯(lián)控地區(qū)提出的煤炭消費(fèi)總量控制目標(biāo)(劉強(qiáng),2014):京津冀—山東城市群將使燃煤量在2017年從2012年的基礎(chǔ)上削減8300萬噸;長江三角洲和珠江三角洲地區(qū)的上海、浙江、江蘇、廣東承諾,到2017年實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)負(fù)增長。另外,遼寧省也提出在同一時(shí)間段內(nèi)煤炭消費(fèi)總量實(shí)現(xiàn)零增長。上述提到的9個(gè)省市的煤炭消費(fèi)量約占我國煤炭消費(fèi)總量的30%。
加強(qiáng)能源計(jì)量管理,根據(jù)項(xiàng)目規(guī)模、能源轉(zhuǎn)化效率、綜合能耗、水耗、資源綜合利用率、污廢產(chǎn)排率等指標(biāo),明確限制類、淘汰類煤炭利用技術(shù)和企業(yè),進(jìn)行嚴(yán)格調(diào)控和引導(dǎo),加大淘汰落后技術(shù)和企業(yè),節(jié)約煤炭資源。工業(yè)用煤和生活用煤在我國煤炭使用量中占有較大比重,且大部分燃燒方式粗放,是城市大氣污染的重要來源,因而城市散戶燃煤替換與鍋爐清潔改造是其中的治理難點(diǎn)。一方面,合理調(diào)控發(fā)電、煤化工的總量,以焦化、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等工業(yè)用煤為重點(diǎn)實(shí)現(xiàn)控煤,制定和完善相關(guān)煤炭清潔高效利用的能耗限額標(biāo)準(zhǔn),嚴(yán)格淘汰落后工業(yè)鍋爐、窯爐,如大城市區(qū)域基本完成天然氣、熱電聯(lián)供、潔凈優(yōu)質(zhì)煤炭產(chǎn)品等替代燃煤鍋爐;另一方面,大力強(qiáng)化民用散煤清潔化治理力度,減少煤炭分散直接燃燒。大力推廣優(yōu)質(zhì)能源替代民用散煤,結(jié)合城市改造和城鎮(zhèn)化建設(shè),逐步推行天然氣、電力及可再生能源等清潔能源替代散煤,形成多途徑、多通道減少民用散煤使用的格局。
(2)優(yōu)化煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu)
煤炭既是能源,也是資源,在以煤作為能源發(fā)電的同時(shí),可將煤作為資源加以綜合利用,通過優(yōu)化煤炭消費(fèi)結(jié)構(gòu),大幅度提高煤炭綜合利用效益,并助力實(shí)現(xiàn)清潔高效利用。
調(diào)整清潔煤炭產(chǎn)品的格局。在礦區(qū)、港口等煤炭集散地和用戶集中區(qū),建設(shè)區(qū)域煤炭?jī)?yōu)質(zhì)化配送中心、大型現(xiàn)代化煤炭物流園區(qū)和儲(chǔ)配煤中心,合理規(guī)劃建設(shè)全密閉煤炭?jī)?yōu)質(zhì)化加工和配送中心,形成分區(qū)域優(yōu)質(zhì)化清潔化供應(yīng)煤炭產(chǎn)品的格局,實(shí)現(xiàn)煤炭精細(xì)化加工配送。
促進(jìn)區(qū)域產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化。瞄準(zhǔn)煤炭消耗量大的城市(地級(jí)或縣級(jí)),優(yōu)化工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu),化解高耗能工業(yè)過剩產(chǎn)能,提高工業(yè)產(chǎn)品附加值。除了從單個(gè)企業(yè)角度提出要提升煤炭清潔高效利用水平、優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的路徑外,還從城市、區(qū)域的角度,提出不同行業(yè)之間、工業(yè)和社會(huì)之間進(jìn)行銜接融合。加強(qiáng)統(tǒng)籌規(guī)劃,合理布局,控制煤炭消費(fèi)總量,構(gòu)建區(qū)域內(nèi)能源梯級(jí)利用、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、產(chǎn)業(yè)共生耦合的發(fā)展模式,綜合提升區(qū)域煤炭清潔高效利用整體水平,從而有助于區(qū)域控煤、減煤、降低大氣污染物排放總體目標(biāo)的完成。
推動(dòng)煤化工結(jié)構(gòu)優(yōu)化升級(jí)。在煤化工行業(yè)按照能化共軌理念,推進(jìn)煤炭由單一原料向原料和燃料并重轉(zhuǎn)變,鼓勵(lì)企業(yè)根據(jù)市場(chǎng)需求,加大煤炭資源加工轉(zhuǎn)化深度,提高產(chǎn)品精細(xì)化率,大力發(fā)展清潔能源、新材料等新型煤化工,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),延伸產(chǎn)業(yè)鏈,在具備條件的地區(qū)推進(jìn)煤化工與發(fā)電、油氣化工、鋼鐵、建材等產(chǎn)業(yè)間的耦合發(fā)展,提高產(chǎn)品附加值,實(shí)現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用和能量的梯級(jí)利用,促進(jìn)產(chǎn)業(yè)多元化發(fā)展,降低生產(chǎn)成本、資源消耗和污染排放。
城市燃煤的消費(fèi)終端主要是供熱和居民炊事用煤。小鍋爐清潔高效改造、散煤燃燒使用治理、城鄉(xiāng)接合部與農(nóng)村地區(qū)用能替換是關(guān)鍵。在條件適宜的地區(qū)或工業(yè)園區(qū),鼓勵(lì)發(fā)展熱電聯(lián)供、集中供熱等供熱方式,以天然氣(煤層氣)、電力等清潔燃料替代分散中小燃煤鍋爐。
(3)提高煤炭利用效率
加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新,加快技術(shù)進(jìn)步,是煤炭產(chǎn)業(yè)持續(xù)發(fā)展的動(dòng)力所在。我國現(xiàn)代煤化工、燃煤超低排放發(fā)電、煤粉型工業(yè)鍋爐清潔燃燒技術(shù)的成功示范與推廣應(yīng)用充分說明,在經(jīng)濟(jì)可承受的前提下,作為具有資源優(yōu)勢(shì)、生產(chǎn)成本較低的煤炭資源,完全可以做到清潔高效利用。因而,聚焦耗煤重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)水平層面的提升,通過推廣應(yīng)用一批先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能減排潛力大的煤炭清潔高效利用技術(shù),加快推動(dòng)企業(yè)實(shí)施煤炭清潔高效利用技術(shù)改造,引導(dǎo)企業(yè)通過實(shí)施清潔生產(chǎn)技術(shù)改造,先從源頭減少煤炭消耗及污染物產(chǎn)生,再配套相應(yīng)的末端治理措施,達(dá)到或優(yōu)于國家相關(guān)節(jié)能環(huán)保要求,可以大幅提高煤炭利用效率。
嚴(yán)格落實(shí)《商品煤質(zhì)量管理暫行辦法》,加大先進(jìn)的煤炭提質(zhì)、潔凈型煤和高濃度水煤漿技術(shù)的推廣力度,通過采用選煤、配煤、型煤、水煤漿、低階煤提質(zhì)等先進(jìn)的煤炭?jī)?yōu)質(zhì)化加工技術(shù),提高、優(yōu)化煤炭質(zhì)量,進(jìn)而提高煤炭利用效率。鼓勵(lì)開展煤礦瓦斯防治利用重大技術(shù)攻關(guān),實(shí)施瓦斯開發(fā)利用示范工程。開展煤炭分質(zhì)分級(jí)梯級(jí)利用,促進(jìn)我國煤炭提質(zhì)技術(shù)水平的提高,提高煤炭資源綜合利用效率。
我國每年發(fā)電總量的80%源自燃煤發(fā)電,發(fā)電用煤占煤炭消費(fèi)總量的50%以上,未來要求發(fā)電用煤比例要達(dá)到60%以上。根據(jù)水資源、環(huán)境容量和生態(tài)承載力,集中建設(shè)以電力外送為主的大型煤電基地,逐步提高電煤在煤炭消費(fèi)中的比重,進(jìn)一步提高煤電節(jié)能減排效率。雖然我國燃煤發(fā)電大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)采用全球最嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn),超超臨界高參數(shù)、大容量燃煤發(fā)電機(jī)組全面普及,燃煤發(fā)電的節(jié)能減排已經(jīng)十分顯著,但是由于總量過大,引起的大氣污染仍然是主要問題。近年出現(xiàn)的超低排放發(fā)電技術(shù),其大氣污染物除CO2之外,粉塵、SO2、NOX等主要控制污染物已經(jīng)大大低于燃用天然氣發(fā)電的排放限值標(biāo)準(zhǔn),為煤電清潔高效和綠色發(fā)展找到了一條新路。
大幅提升現(xiàn)代煤化工技術(shù)水平和能源轉(zhuǎn)化效率。改造提升傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè),穩(wěn)步推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)發(fā)展。改造提升傳統(tǒng)煤化工產(chǎn)業(yè),以規(guī)?;?、集群化、循環(huán)化發(fā)展模式,大力發(fā)展焦?fàn)t煤氣、煤焦油、電石尾氣等副產(chǎn)品的高質(zhì)高效利用。以現(xiàn)代煤氣化技術(shù)促進(jìn)煤制合成氨升級(jí)改造,開展高水平特大型示范工程建設(shè)。適度發(fā)展現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè),通過示范項(xiàng)目建設(shè)不斷完善國內(nèi)自主技術(shù),加強(qiáng)不同技術(shù)間的耦合集成,減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響。
通過工業(yè)系統(tǒng)節(jié)能等措施,達(dá)到提高用能效率、較少煤炭消耗的目的。在焦化、工業(yè)爐窯、煤化工、工業(yè)鍋爐等重點(diǎn)用煤領(lǐng)域加強(qiáng)對(duì)能耗高、污染重的工藝裝備技術(shù)改造,推廣應(yīng)用一批先進(jìn)適用、經(jīng)濟(jì)合理、節(jié)能減排潛力大的煤炭清潔高效利用技術(shù),支持窯爐、鍋爐先進(jìn)技術(shù)裝備產(chǎn)業(yè)化,從源頭減少煤炭消耗及污染物的產(chǎn)生,并配套相應(yīng)的末端治理措施,達(dá)到或優(yōu)于國家相關(guān)節(jié)能環(huán)保要求。在供熱和燃?xì)夤芫W(wǎng)不能覆蓋的地區(qū),改用電、新能源或潔凈煤,推廣應(yīng)用高效節(jié)能環(huán)保型鍋爐,區(qū)域集中供熱通過建設(shè)大型燃煤高效鍋爐實(shí)現(xiàn)。提升鍋爐污染治理水平,開發(fā)推廣工業(yè)鍋爐余熱、余能回收利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)余熱、余能高效回收及梯級(jí)利用。
此外,還需通過不斷強(qiáng)化原始創(chuàng)新、集成創(chuàng)新和引進(jìn)消化吸收再創(chuàng)新,進(jìn)一步提高煤炭利用技術(shù)水平,如進(jìn)一步積極開展700攝氏度超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù),煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)(IGCC)和煤氣化燃料電池系統(tǒng)(IGFC),CO2捕集、利用與封存技術(shù)研究和示范;鼓勵(lì)現(xiàn)代煤化工企業(yè)與石油企業(yè)及相關(guān)行業(yè)合作,開展驅(qū)油、微藻吸收、地質(zhì)封存等示范,為其他行業(yè)實(shí)施更大范圍的碳減排積累經(jīng)驗(yàn)。
3.可能的碳減排貢獻(xiàn)分析
通過實(shí)施煤炭消費(fèi)總量控制,可以有效抑制煤炭需求增長,進(jìn)而降低我國燃煤碳排放總量的持續(xù)擴(kuò)大。我國官方數(shù)據(jù)顯示,到2014年年底,我國單位GDP二氧化碳排放與2005年相比,已經(jīng)下降了33.8%(中國經(jīng)濟(jì)網(wǎng),2015)。2014年全球由于能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放首次在經(jīng)濟(jì)沒有放緩的情況下未出現(xiàn)上升,這其中的主要原因是我國煤炭消費(fèi)下降產(chǎn)生的減排效應(yīng)。2014年,國內(nèi)煤炭產(chǎn)銷雙降,煤炭消費(fèi)量出現(xiàn)了2.9%的絕對(duì)下降,這意味著我國當(dāng)年由于化石燃料消費(fèi)所產(chǎn)生的CO2排放下降了0.7%。2015年前4個(gè)月,煤炭消費(fèi)下降所換算的CO2減排量相當(dāng)于英國全國同期減排量(《21世紀(jì)經(jīng)濟(jì)報(bào)道》,2015)。
根據(jù)任世華等的研究,我國煤炭開采過程、煤炭發(fā)電過程和煤炭轉(zhuǎn)化過程中均存在較大的碳減排潛力。例如,我國煤炭開采過程中甲烷排放的利用率可以不斷提高,以2020年煤炭產(chǎn)量40 億~50億噸,瓦斯抽采量2.5~4.5立方米/噸,瓦斯利用率達(dá)到 40%~50%計(jì)算,所抽采利用的煤礦瓦斯量對(duì)應(yīng)的碳減排潛力為1.5 億~2.5 億噸。隨著我國礦井低溫?zé)崮芾玫闹鸩酵茝V,按照2020年替代煤礦開采3%~5%的煤耗和電耗計(jì)算,碳減排潛力為0.2億~0.3億噸。兩途徑合計(jì)到2020年碳減排潛力可達(dá)到1.7億~2.8億噸,而我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》提出,到2020年煤礦瓦斯抽采利用率達(dá)到60%,相應(yīng)的碳減排潛力將更大。按照超(超)臨界發(fā)電技術(shù)、IGCC發(fā)電技術(shù)在燃煤發(fā)電裝機(jī)中的比重提高10~15個(gè)百分點(diǎn)計(jì)算,2020年我國煤炭發(fā)電中可能產(chǎn)生的碳減排潛力為2.7 億~3.5 億噸(任世華等,2013)。
加快推進(jìn)煤炭利用方式革命,促進(jìn)煤炭產(chǎn)品由燃料向原料與燃料并重轉(zhuǎn)變,未來5~10年我國煤炭清潔高效利用如能取得積極進(jìn)展,將顯著促進(jìn)我國碳減排總體戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。按照我國《能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃(2014-2020年)》提出的目標(biāo),“到2020年,全國煤炭消費(fèi)比重降至62%以內(nèi),京津冀魯四省市煤炭消費(fèi)比2012年凈削減1億噸,長三角和珠三角地區(qū)煤炭消費(fèi)總量負(fù)增長”。上述目標(biāo)如能按期完成,相應(yīng)的碳減排潛力巨大。值得強(qiáng)調(diào)的是,我國散燒煤總量巨大,未來5~10年我國大中城市一旦實(shí)現(xiàn)全面淘汰中小燃煤鍋爐窯爐,基本實(shí)現(xiàn)煤炭利用集中化、大型化、規(guī)?;?,將從根本上改變占比達(dá)到40%左右的低效率分散利用煤炭的局面,相應(yīng)的直接碳減排潛力突出?!豆I(yè)領(lǐng)域煤炭清潔高效利用行動(dòng)計(jì)劃(2015-2020年)》提出:“到2017年,實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤炭消耗8000萬噸以上;到2020年,力爭(zhēng)節(jié)約煤炭消耗1.6億噸以上?!鄙鲜瞿繕?biāo)的實(shí)現(xiàn),均會(huì)產(chǎn)生直接的碳減排效果。通過穩(wěn)步提高發(fā)電用煤比重,如能使其到2020年達(dá)到65%左右的水平,同時(shí)持續(xù)提高煤電轉(zhuǎn)化效率,將大大提升我國煤炭利用水平,并減少碳排放。此外,因地制宜、有序布局、穩(wěn)步推進(jìn)現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,突破技術(shù)瓶頸,通過系統(tǒng)優(yōu)化、技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備國產(chǎn)化等途徑降低成本,可以優(yōu)化我國煤化工的用煤結(jié)構(gòu)。此外,開發(fā)低成本低能耗的碳捕獲、儲(chǔ)存和利用(CCUS)技術(shù),并開展工程和更大范圍示范,也將促進(jìn)我國煤炭利用的碳減排工程技術(shù)發(fā)展。
四 保障措施
做好煤炭的清潔高效利用,不僅可以服務(wù)于我國的能源安全、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展,而且可以極大地推動(dòng)我國生態(tài)環(huán)境改善以及應(yīng)對(duì)氣候變化進(jìn)程,特別是為污染物減排和碳減排戰(zhàn)略的順利實(shí)施,做出重要且積極的貢獻(xiàn)。推進(jìn)我國煤炭清潔高效利用是一項(xiàng)長期而且艱巨的任務(wù),需在戰(zhàn)略、技術(shù)、管理等多個(gè)層面高度重視,為推動(dòng)我國煤炭清潔高效利用事業(yè),我們提出如下具體建議。
第一,在國家層面,把推動(dòng)煤炭清潔高效開發(fā)利用與發(fā)展新能源和可再生能源放在同等重要的位置,將煤炭清潔高效開發(fā)利用作為我國能源發(fā)展的基本國策,將先進(jìn)潔凈煤高效開發(fā)、轉(zhuǎn)化與綜合利用技術(shù)和對(duì)待新能源一樣加以培養(yǎng)、扶持,并將其列入我國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)加以支持。從國家層面進(jìn)一步加強(qiáng)煤炭清潔高效開發(fā)利用的統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo),通過戰(zhàn)略決策、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)導(dǎo)向、法律法規(guī)和政策引導(dǎo),實(shí)現(xiàn)煤炭由過去相對(duì)粗放的開發(fā)方式向集約化開發(fā)方式轉(zhuǎn)變,由高排放利用向低排放、超低排放利用轉(zhuǎn)變,由煤炭?jī)H僅是燃料向燃料和原料并重轉(zhuǎn)變,由單一能源系統(tǒng)向互聯(lián)智能能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)變,從而夯實(shí)我國煤炭清潔高效開發(fā)利用的基礎(chǔ)。
第二,加強(qiáng)煤炭清潔高效利用的監(jiān)管和決策支持體系建設(shè)。嚴(yán)格控制煤炭消費(fèi)總量,抑制不合理的煤炭消費(fèi)需求,明確國家支持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)方向和關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域,加強(qiáng)相關(guān)部門有效監(jiān)管,并推進(jìn)政府引導(dǎo)和市場(chǎng)配置緊密結(jié)合,政策上協(xié)同CO2減排和大氣污染治理,以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益共贏。優(yōu)化終端煤炭利用結(jié)構(gòu),淘汰大中城市工業(yè)鍋爐窯爐,加大散燒煤治理力度,鼓勵(lì)終端電代煤。研究建立權(quán)威、協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、高效的有效監(jiān)管體制,推進(jìn)全國性或區(qū)域性的煤炭物聯(lián)網(wǎng)和信息網(wǎng)建設(shè),強(qiáng)化國家、省級(jí)等不同層面煤炭生產(chǎn)、流通、消費(fèi)、能效、污染物排放等運(yùn)行指標(biāo)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和信息公開,為政府科學(xué)決策提供可靠的數(shù)據(jù)支撐。建設(shè)煤炭領(lǐng)域高端智庫平臺(tái),做好戰(zhàn)略咨詢、技術(shù)引導(dǎo)、技術(shù)服務(wù)和信息服務(wù)等工作。
第三,增加對(duì)煤炭清潔高效開發(fā)利用的科技創(chuàng)新支持,依靠科技進(jìn)步,逐步解決煤炭清潔高效開發(fā)利用中的重大問題??萍紕?chuàng)新是煤炭清潔高效利用的有力支撐。煤炭高效轉(zhuǎn)化與清潔利用,需要化工、制造、控制等各學(xué)科技術(shù)的集成應(yīng)用,沒有持續(xù)的科技創(chuàng)新很難實(shí)現(xiàn)。按照“科學(xué)開發(fā)、全面提質(zhì)、先進(jìn)發(fā)電、轉(zhuǎn)化升級(jí)、輸配優(yōu)化、節(jié)能減排、科技創(chuàng)新”的總體要求,鼓勵(lì)政府、科技界和產(chǎn)業(yè)界加大研發(fā)投入,逐步實(shí)現(xiàn)煤炭開發(fā)利用全產(chǎn)業(yè)鏈的清潔化、高效化,增強(qiáng)我國能源安全保障水平和制造業(yè)整體競(jìng)爭(zhēng)力,支撐我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。支持先進(jìn)煤炭利用技術(shù)的推廣應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化,建立產(chǎn)學(xué)研一體化的煤炭清潔高效利用技術(shù)研發(fā)與推廣平臺(tái),積極部署700攝氏度超超臨界、IGCC、IGFC、CCUS等技術(shù)研發(fā)與重大工程示范,培育一批高效鍋爐等裝備制造基地,鼓勵(lì)裝備制造企業(yè)提供設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、安裝、運(yùn)行一體化服務(wù),引導(dǎo)企業(yè)加快應(yīng)用相關(guān)技術(shù)。
第四,完善促進(jìn)煤炭清潔高效利用的法律法規(guī)和財(cái)稅政策。加快制訂煤炭行業(yè)開采規(guī)范、排放標(biāo)準(zhǔn)和供熱計(jì)量標(biāo)準(zhǔn),完善清潔生產(chǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和行業(yè)污染防治技術(shù)政策,并建立環(huán)境公益訴訟制度。進(jìn)一步完善相關(guān)污染防治法律法規(guī)體系,各地區(qū)可結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況,出臺(tái)地方性的大氣污染防治法律法規(guī)。在當(dāng)前煤炭行業(yè)經(jīng)濟(jì)下行趨勢(shì)明顯、90%的煤炭企業(yè)虧損的困境下,更應(yīng)加大對(duì)煤炭清潔高效開發(fā)利用高新技術(shù)在財(cái)政貼息、企業(yè)所得稅、增值稅、金融等方面的政策優(yōu)惠力度,積極引導(dǎo)市場(chǎng)主體加大對(duì)煤炭清潔高效利用產(chǎn)業(yè)的投入,引導(dǎo)金融機(jī)構(gòu)和不同渠道民間資本設(shè)立股權(quán)基金、產(chǎn)業(yè)基金、綠色信貸等,積極推進(jìn)先進(jìn)煤炭工程技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,與“一帶一路”倡議、“走出去”等國家戰(zhàn)略相結(jié)合,促進(jìn)煤炭工程技術(shù)裝備和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施輸出海外。
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