院士談新型能源體系建設(shè)：以煤炭清潔高效利用保障國(guó)家能源安全
今年的政府工作報(bào)告指出，“推動(dòng)發(fā)展方式綠色轉(zhuǎn)型?！薄巴七M(jìn)煤炭清潔高效利用和技術(shù)研發(fā)，加快建設(shè)新型能源體系。”
(資料圖片僅供參考)
日前，中國(guó)工程院院士、華北電力大學(xué)教授、新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉吉臻，中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）校長(zhǎng)葛世榮在接受人民網(wǎng)等媒體采訪時(shí)表示，加快建設(shè)新型能源體系，要立足我國(guó)基本國(guó)情，加大技術(shù)研發(fā)，以煤炭清潔高效利用保障國(guó)家能源安全。同時(shí)，加快推動(dòng)煤炭與新能源深度融合發(fā)展，推動(dòng)多能互補(bǔ)，實(shí)現(xiàn)多種能源耦合發(fā)展，統(tǒng)籌能源安全穩(wěn)定供應(yīng)和綠色低碳發(fā)展。
推動(dòng)煤炭與新能源深度融合發(fā)展
“構(gòu)建新型能源體系，既要發(fā)揮能源對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的支撐作用，也要符合我國(guó)應(yīng)對(duì)氣候變化、走向綠色低碳的發(fā)展戰(zhàn)略，同時(shí)也要適應(yīng)當(dāng)今科技發(fā)展、政治經(jīng)濟(jì)環(huán)境的變化?！眲⒓楸硎荆擉w系涉及方方面面，最基本特征是要符合清潔、低碳、安全、高效目標(biāo)，具體到電力行業(yè)，要構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
在葛世榮看來，“清潔、低碳、安全、高效”這8個(gè)字在新型能源體系里很重要，它們的順序也更重要。首先要考慮我國(guó)能源安全，再兼顧環(huán)境安全。要在保障能源安全的基礎(chǔ)上，再確定非化石能源和化石能源所承擔(dān)的保供比例。
對(duì)于煤炭在新型能源體系中的地位和作用，劉吉臻認(rèn)為，這些年，中央多次給出了明確的定位，要先立后破，社會(huì)對(duì)煤炭的地位和作用以及發(fā)展路徑共識(shí)度也越來越高。要認(rèn)識(shí)到我國(guó)基本的國(guó)情和資源稟賦，也要看實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的歷史進(jìn)程和階段性。
國(guó)家能源局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，截至2022年底，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)突破了7億千瓦；我國(guó)可再生能源裝機(jī)突破12億千瓦，超過全國(guó)煤電裝機(jī)。2022年，我國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電量占全社會(huì)用電量的13.8%，占全社會(huì)用電量近60%的是煤電。
“目前，在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中煤炭發(fā)揮著主導(dǎo)作用。就發(fā)電量而言，盡管風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量很大，但發(fā)電量并不大。”劉吉臻表示，為保障能源安全可靠穩(wěn)定供應(yīng)，目前，煤炭支撐性、壓艙石作用不能動(dòng)搖。要采取措施加快煤炭綠色低碳發(fā)展，無論是煤炭開采應(yīng)用，還是燃煤發(fā)電技術(shù)更加高效、清潔，再加上碳捕獲、利用與封存（CCUS）技術(shù)，要減少煤炭應(yīng)用總量，用最小量煤炭支撐更大規(guī)模新能源發(fā)展。
“構(gòu)建新型能源體系，煤炭一定要和新能源深度融合發(fā)展，要實(shí)現(xiàn)多元互補(bǔ)、源網(wǎng)協(xié)同、供需互動(dòng)，電力系統(tǒng)也要走向靈活、智能。”劉吉臻強(qiáng)調(diào)，我國(guó)最終實(shí)現(xiàn)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，一是產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)要實(shí)現(xiàn)革命性變革，經(jīng)濟(jì)GDP增長(zhǎng)不再依賴能源支撐。二是科學(xué)技術(shù)要有顛覆性突破。三是全社會(huì)能源、消費(fèi)、文化與生態(tài)發(fā)生變革。用戶側(cè)要從目前的源隨荷動(dòng)逐漸過渡到供需互動(dòng)，最后實(shí)現(xiàn)荷隨源動(dòng)，要樹立電源至上，實(shí)現(xiàn)社會(huì)能源消費(fèi)方式的變革。
葛世榮對(duì)此表示認(rèn)同，他認(rèn)為，新型能源體系是基于我國(guó)能源資源稟賦的多元協(xié)同體系，包括化石能源和非化石能源融合，非化石能源里可再生能源與核能、其他能源融合，核心是安全，兼顧低碳，從而實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。同時(shí)，提高能效、降低能耗也是構(gòu)建新型能源體系的重要方面。盡管2022年我國(guó)萬元GDP能耗比上年下降0.1%，但仍比世界平均能耗水平高50%，如果我國(guó)單位GDP能耗可以達(dá)到世界平均水平，二氧化碳排放就會(huì)下降很多。因此，節(jié)能也是新型能源體系的重要內(nèi)涵之一。
“不能把新型能源體系單純的認(rèn)為是能源生產(chǎn)體系，應(yīng)該包括用能體系、節(jié)能體系?！备鹗罉s說，新型能源體系首要任務(wù)是保證能源安全，通過煤炭清潔高效利用、節(jié)能等技術(shù)，使其保障國(guó)家能源安全的同時(shí)可以清潔低碳發(fā)展。
以技術(shù)創(chuàng)新推進(jìn)煤炭清潔高效利用
數(shù)據(jù)顯示，煤炭是我國(guó)的主體能源，2022年國(guó)內(nèi)煤炭總產(chǎn)量約44.5億噸，煤炭消費(fèi)量占我國(guó)一次能源消費(fèi)總量的56.2%。
“對(duì)一個(gè)國(guó)家來說，如果某種能源品種的比例占到50%以上，它就是一種戰(zhàn)略性能源?！备鹗罉s強(qiáng)調(diào)，據(jù)測(cè)算，一噸標(biāo)準(zhǔn)煤大概有2.6噸的二氧化碳排放。對(duì)于我國(guó)而言，煤炭清潔高效利用非常重要。
劉吉臻表示，我國(guó)燃煤發(fā)電的目標(biāo)是安全、高效、清潔。當(dāng)前，我國(guó)燃煤發(fā)電裝備和技術(shù)取得了顯著的進(jìn)步，逐步實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化自主化，核心技術(shù)基本掌握在自己手中，有很多技術(shù)也走到了世界前列。
比如，百萬千瓦超超臨界機(jī)組的研發(fā)制造和應(yīng)用，度電煤耗等技術(shù)指標(biāo)達(dá)到世界領(lǐng)先水平，節(jié)能減排效益巨大。同時(shí)，二次再熱、超凈排放、CCUS等技術(shù)在燃煤火電中也得到了很好的應(yīng)用。
記者梳理，“十三五”以來，我國(guó)推動(dòng)了大型燃煤電站的清潔化改造，煤電機(jī)組排放的煙塵、氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物不到全社會(huì)總量的10%，我國(guó)已建成全球最大的清潔煤電供應(yīng)體系。
值得注意的是，“目前，我國(guó)燃煤電廠尤其是大型燃煤電廠的粉塵、氮氧化物和硫化物的排放已經(jīng)是超低排放，有些燃煤電廠比燃?xì)怆姀S的排放還要低，但二氧化碳排放的問題還沒解決?！备鹗罉s說，未來煤炭清潔高效利用重點(diǎn)的是降低二氧化碳排放，要改變固態(tài)燃燒這一傳統(tǒng)的煤炭利用方式，采取顛覆性技術(shù)，進(jìn)行技術(shù)變革，比如發(fā)展地下煤層原位采油、采氣等。
“在煤制氣領(lǐng)域，目前主要是煤炭開采出來后，實(shí)施地面煤氣化，煤氣化后可以制氫（灰氫）。天然氣被認(rèn)為屬于清潔能源，煤制氣就屬于煤炭清潔高效利用工藝，但地面煤制氣的二氧化碳排放問題依然存在?！备鹗罉s說，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)40年前就開始研究地下煤炭氣化技術(shù)，即煤炭直接在地下原位進(jìn)行氣化，將約65%的二氧化碳暫時(shí)封存在地下氣化腔里。煤炭地下氣化后，再用這些二氧化碳制甲醇或者其他化學(xué)品，意味著煤氣化的工藝變成了接近零排放的制氫和制甲醇工藝。煤炭地下氣化生產(chǎn)合成氣，再利用整體煤氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)（IGCC）發(fā)電，是低碳排放的火電生產(chǎn)流程。
除了煤制氣之外，葛世榮表示，去年國(guó)家能源集團(tuán)研發(fā)成功煤基納米碳?xì)淙剂习l(fā)電技術(shù)，也是推動(dòng)煤炭清潔高效利用的一項(xiàng)新成果，應(yīng)用前景廣闊?！霸摷夹g(shù)將煤炭制成納米級(jí)煤粉，將加入2%的添加劑，制成含水50%的富氫納米水煤漿，成為納米碳?xì)淙剂希梢允拱l(fā)電煤耗降低50克/千瓦時(shí)，降低二氧化碳排放120克/千瓦時(shí)，污染物超低排放?！备鹗罉s說。
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