中國將嚴控煤電項目，“十四五”時期嚴控煤炭消費增長、“十五五”時期逐步減少——這是在減排大勢之下，我國實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的必由之路。受此影響，煤炭及相關產業(yè)面臨前所未有的嚴峻考驗。
在近日舉行的2021中國能源金三角“十四五”區(qū)域協(xié)同發(fā)展論壇上，中國工程院院士謝克昌表示，煤炭在保障國家能源安全中起著兜底作用，我國基本國情和發(fā)展階段，決定了能源轉型的立足點和首要任務是做好煤炭清潔高效利用。而今，新形勢對產業(yè)發(fā)展提出新的要求，積極應對碳排放政策、推進多產業(yè)融合示范、高碳產業(yè)的低碳轉型迫在眉睫。
煤炭主體能源地位短期難改變
“相比拓展二氧化碳資源化利用途徑，節(jié)能提效才是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的第一優(yōu)選”
“有些觀點認為，碳中和就是二氧化碳零排放。實際上，絕對零排放是不可能的。”在謝克昌看來，首先需要糾正錯誤理解。“碳中和是將人為活動排放的二氧化碳及其對自然產生的影響，通過節(jié)能提效、植樹造林、技術創(chuàng)新等，降到幾乎可以忽略的程度，從而實現(xiàn)排放源和碳匯之間的平衡。”
謝克昌認為，實現(xiàn)目標的技術路徑有著優(yōu)劣之分。其順序應該依次為節(jié)能提效、降低碳排放強度、增加低碳能源和減少高碳能源、通過植樹造林強化自然碳匯，以及二氧化碳捕集、封存和利用。“不少地方都在積極探索，超前部署高效CCUS、二氧化碳制烯烴等技術。但其難度高、投資大，現(xiàn)階段我們干不起，而且也解決不了根本性問題。因此，應該以科學的態(tài)度和方法，研究二氧化碳過量排放問題的系統(tǒng)性解決方案，需要進行‘順治’，而不是事倍功半地封存‘逆治’。”
為何這樣說？謝克昌稱，2020年，我國非化石能源占一次能源消費的比重為15.8%，剩余仍是化石能源。“在84.2%的比例中，煤炭就占了56.8%。這個數(shù)據很快就能倒過來嗎？根據中國工程院的戰(zhàn)略研究，到2030年，煤炭比重仍將在50%左右，依然是主體能源。我國基本國情和發(fā)展階段，決定了能源轉型的立足點和首要任務是切實做好煤炭清潔高效開發(fā)利用，這是當務之急。”
在此背景下，我國還面臨能源利用效率偏低的現(xiàn)實。謝克昌指出，我國單位GDP能耗是世界平均水平的1.4-1.5倍。“若能達到世界平均，每年可少用13億噸標準煤、減排34億噸二氧化碳，約占2020年碳排放總量的1/3。因此，相比拓展二氧化碳資源化利用途徑，節(jié)能提效才是實現(xiàn)碳達峰、碳中和的第一優(yōu)選。”
現(xiàn)代煤化工是重要途徑
“現(xiàn)代煤化工面臨的第一大挑戰(zhàn)就是高碳排放。只有在清潔低碳、安全高效的框架之下，發(fā)展才能符合新要求”
基于上述現(xiàn)實，如何用好煤？謝克昌提出，現(xiàn)代煤化工是推進煤炭清潔高效利用、保障國家能源安全的重要途徑。“‘十四五’規(guī)劃和2035年遠景目標綱要的第20個專欄里，明確將煤制油氣基地作為‘經濟安全保障工程’之一，提出穩(wěn)妥推進內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林等煤制油氣戰(zhàn)略基地建設，‘建立產能和技術儲備’。原來是技術和產能儲備，現(xiàn)在調過來了，說明一定要在產能上保障國家能源安全。”
根據條件不同，謝克昌進一步將現(xiàn)代煤化工發(fā)展劃分為三種情景——在水資源、環(huán)境容量、碳減排等約束下，國家對產業(yè)發(fā)展規(guī)模和布局制約的稱為“謹慎情景”；按照“十四五”規(guī)劃和2035年遠景目標綱要，實現(xiàn)有序發(fā)展的是“基準情景”；鑒于技術日臻成熟、裝備自主化率提高，生產規(guī)模加大、項目示范增多及投產率提升的則為“積極情景”。
“當前，產業(yè)就處于謹慎情景，主要反映是規(guī)模和項目投產率偏低。”謝克昌坦言，“‘十四五’期間，現(xiàn)代煤化工面臨的第一大挑戰(zhàn)就是高碳排放。只有在清潔低碳、安全高效的框架之下，發(fā)展才能符合新要求，我們才能拍著胸脯說現(xiàn)代煤化工是煤的清潔化。”
謝克昌還稱，由于欠缺技術的創(chuàng)新和突破，以及部分重大裝備和關鍵性材料的制約，產業(yè)自身能源利用率與資源轉化率偏低。這不僅導致碳排放成為現(xiàn)代煤化工的軟肋，還大大影響產業(yè)競爭水平。“具體表現(xiàn)是初級產品多，精細化、差異化、專用化下游產品開發(fā)不足，產業(yè)比較優(yōu)勢不明顯、競爭力不強。加上技術集成度和生產管理等水平存在差距，產品成本偏高，整體能效有待提高。除了煤制烯烴外，現(xiàn)代煤化工所有產業(yè)都在虧錢。”
從基礎研究出發(fā)加強創(chuàng)新
“減排要有所為、有所不為，不能一股腦偏激去做。共性關鍵技術和顛覆性技術是引領創(chuàng)新的關鍵所在”
“現(xiàn)代煤化工產業(yè)不能只是做幾個產品、賺多少利潤，而是要從基礎研究出發(fā)實現(xiàn)創(chuàng)新。”談及下一步發(fā)展，謝克昌表示，產業(yè)創(chuàng)新目標在于節(jié)能提效、低碳節(jié)水以及低成本、高質量。“煤基能源化工減排要有所為、有所不為，不能一股腦偏激去做。共性關鍵技術和顛覆性技術是引領創(chuàng)新的關鍵所在，需要加大支持和儲備。”
謝克昌舉例，提高煤炭作為原料資源的利用率和轉化率，以新方法調節(jié)煤基合成氣的碳氫比重、實現(xiàn)可再生能源與煤的耦合轉化，均是從源頭克服高碳排放瓶頸的有效途徑。“當然，這不是盲目的。要先了解煤的轉化過程，從分子層面理解煤化工反應，研究發(fā)展清潔高效的新型集成技術與過程，進而實現(xiàn)節(jié)能減排。要多產業(yè)融合，推動現(xiàn)代煤化工與可再生能源聯(lián)合起來制氫、制材料和化學品等，實現(xiàn)產品的精細化、差異化、綠色化。”
謝克昌還指出，現(xiàn)代煤化工戰(zhàn)略定位長期不清晰，導致產業(yè)政策多變、發(fā)展忽上忽下。“基于豐富的煤炭資源，現(xiàn)代煤化工可形成長遠自主可控的、緩解油氣對外依存度的能力。其替代效果已開始初步顯現(xiàn)，現(xiàn)已分別降低我國石油、天然氣對外依存度1.7和1.3個百分點，即便在謹慎情景下，到2030年還可進一步降低2.5和5.8個百分點。建議合理配置煤炭緩解油氣對外依存度所需的‘資源-產能-產品’儲備，布局與之相配套的上游煤炭產品和下游儲存能力。”
“發(fā)展現(xiàn)代煤化工產業(yè)，一定要有戰(zhàn)略頭腦。以戰(zhàn)略儲備有限彌補紅線需求缺口，以政策扶持適度彌補基本需求缺口，以前瞻引領技術支撐長遠接續(xù)替代——這是對產業(yè)提出的戰(zhàn)略任務。”謝克昌說。