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，其跌幅已經直逼2008年金融危機時期。然而，價格下跌卻難抑國內煤炭開發熱潮。

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

然而，根據中國工程院的研究數據，屆時，在更嚴格的污染物排放約束下，按現有技術和排放強度，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開發利用戰略研究》基本完成，給出了未來我國煤炭清潔利用的技術路線圖。

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。

據悉，為了探尋一條清潔、高效、可持續開發利用煤炭的新道路，中國工程院自2011年2月啟動了該項目，參加人員包括30位院士在內的共405位專家，代表了我國煤炭研究領域的最高水平，對煤炭利用開展了全產業鏈、全生命周期分析。

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

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、分級利用。據介紹，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，并提出到2020年將潔配度提高到52%、2030年提升到58%的目標。據此粗略估計，到2020年我國可節煤4億噸。

而在先進發電技術方面，雖然我國部分技術國際領先，但整體技術更新相對滯后。項目組認為，超（超）臨界、整體煤氣化聯合循環發電系統（IGCC）和分級轉化是未來方向。

具體建議是，繼續增加超（超）臨界機組比重；將IGCC與多聯產，碳捕獲、利用與封存（CCUS）等綜合考慮，在2020年前建設多座示范工程；開發大規模分級轉化系統示范，在改造老電廠與新建大電廠中推廣；在熱負荷連續穩定地區加快建設熱電聯產機組等。

而在煤化工方面，我國新型煤化工處于示范階段，傳統煤化工仍是主流，例如，2010年傳統煉焦用煤在煤化工總煤耗中達到82%。項目組建議調整產業結構，優先發展現代煤化工，到2020年將現代煤化工的比例由目前的4%提高到30%；同時提高集中度，逐步實現轉化升級，在2020年前建設能效更高的煤基多聯產工業示范項目。

“氣化用煤會成為未來煤炭清潔轉化利用的重要方向。”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。

數據顯示，內蒙古煤炭地質資源量占26%，而水資源僅占1.6%；山西煤炭地質資源量占12%，水資源僅占0.4%；新疆煤炭地質資源量占40%，水資源占3.1%。煤炭運輸呈現大規模“西煤東運、南煤北運”的格局，生產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。

“低品質煤大規模、長距離運輸，既降低了煤炭利用效率也破壞了環境。煤炭開發戰略性西移是必然趨勢，優化布局是當務之急。”謝克昌指出。

對此，項目組建議，加快建設西部大型煤炭工業基地；在協調好水資源和生態環境的前提下適度地加大中部開發力度，而在東部則應采取保護性限采措施，逐步實施東北老礦區產業轉型。

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

對此，項目組研究指出，平衡點應在1800公里左右。例如，寧東—浙江輸電更經濟，而內蒙古—浙江則同時采取洗精煤輸煤與煤矸石輸電；山西、內蒙古、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年輸煤輸電比例調整到5∶1~4∶1，同時應將煤炭開發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。

戰略規劃亟待出臺

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。”

根據中國工程院的計算，考慮技術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技術儲備。此外，還應從結構、技術和管理三方面挖掘節能潛力，同時加大煤炭科學產能。

目前我國煤炭科學產能約為10億噸，僅占煤炭產量的1/3，而且主要集中于中東部。項目組建議制定科學產能標準體系，改造或淘汰不達標礦井，由國家和企業共同投入，到2020年和2030年科學產能分別達到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，從戰略層面提高國家對煤炭行業的統一管控能力，制定《我國煤炭高校清潔可持續開發利用戰略》，明確煤炭開發利用的思路與重點，出臺煤炭資源管理和保護政策，加強考核和監管，對現代煤化工發展、新疆煤炭開發、金三角煤炭開發等一系列重大問題給出指導意見。

謝克昌認為，應鼓勵國內煤炭企業積極參與國外資源開發和貿易，推動具有自主知識產權的現代煤化工技術輸出，在國外建設大型煤液化、煤氣化、煤制烯烴等基地，增加國內產品供應。

此外，還應設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、現代煤化工等戰略性技術科技攻關，強化系統集成，加快產業化。

“技術進步是解決我國煤炭利用問題的關鍵。”謝克昌說，“煤炭的清潔、高效、可持續開發利用應該是我國能源戰略的重中之重。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濟快速發展的困境，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晶的成果將在進一步完善的基礎上盡快提供給全社會，以充分發揮工程院作為工程科技思想庫的作用”。