今年的政府工作報告指出,“推動發展方式綠色轉型。”“推進煤炭清潔高效利用和技術研發,加快建設新型能源體系。”
日前,中國工程院院士、華北電力大學教授、新能源電力系統國家重點實驗室主任劉吉臻,中國工程院院士、中國礦業大學(北京)校長葛世榮在接受人民網等媒體采訪時表示,加快建設新型能源體系,要立足我國基本國情,加大技術研發,以煤炭清潔高效利用保障國家能源安全。同時,加快推動煤炭與新能源深度融合發展,推動多能互補,實現多種能源耦合發展,統籌能源安全穩定供應和綠色低碳發展。
推動煤炭與新能源深度融合發展
“構建新型能源體系,既要發揮能源對經濟社會發展的支撐作用,也要符合我國應對氣候變化、走向綠色低碳的發展戰略,同時也要適應當今科技發展、政治經濟環境的變化。”劉吉臻表示,該體系涉及方方面面,最基本特征是要符合清潔、低碳、安全、高效目標,具體到電力行業,要構建以新能源為主體的新型電力系統。
在葛世榮看來,“清潔、低碳、安全、高效”這8個字在新型能源體系里很重要,它們的順序也更重要。首先要考慮我國能源安全,再兼顧環境安全。要在保障能源安全的基礎上,再確定非化石能源和化石能源所承擔的保供比例。
對于煤炭在新型能源體系中的地位和作用,劉吉臻認為,這些年,中央多次給出了明確的定位,要先立后破,社會對煤炭的地位和作用以及發展路徑共識度也越來越高。要認識到我國基本的國情和資源稟賦,也要看實現碳達峰碳中和目標的歷史進程和階段性。
國家能源局發布的數據顯示,截至2022年底,我國風電、光伏發電裝機突破了7億千瓦;我國可再生能源裝機突破12億千瓦,超過全國煤電裝機。2022年,我國風電、光伏發電量占全社會用電量的13.8%,占全社會用電量近60%的是煤電。
“目前,在我國能源結構中煤炭發揮著主導作用。就發電量而言,盡管風電、光伏裝機容量很大,但發電量并不大。”劉吉臻表示,為保障能源安全可靠穩定供應,目前,煤炭支撐性、壓艙石作用不能動搖。要采取措施加快煤炭綠色低碳發展,無論是煤炭開采應用,還是燃煤發電技術更加高效、清潔,再加上碳捕獲、利用與封存(CCUS)技術,要減少煤炭應用總量,用最小量煤炭支撐更大規模新能源發展。
“構建新型能源體系,煤炭一定要和新能源深度融合發展,要實現多元互補、源網協同、供需互動,電力系統也要走向靈活、智能。”劉吉臻強調,我國最終實現能源綠色低碳轉型發展,一是產業結構要實現革命性變革,經濟GDP增長不再依賴能源支撐。二是科學技術要有顛覆性突破。三是全社會能源、消費、文化與生態發生變革。用戶側要從目前的源隨荷動逐漸過渡到供需互動,最后實現荷隨源動,要樹立電源至上,實現社會能源消費方式的變革。
葛世榮對此表示認同,他認為,新型能源體系是基于我國能源資源稟賦的多元協同體系,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,從而實現碳達峰、碳中和目標。同時,提高能效、降低能耗也是構建新型能源體系的重要方面。盡管2022年我國萬元GDP能耗比上年下降0.1%,但仍比世界平均能耗水平高50%,如果我國單位GDP能耗可以達到世界平均水平,二氧化碳排放就會下降很多。因此,節能也是新型能源體系的重要內涵之一。
“不能把新型能源體系單純的認為是能源生產體系,應該包括用能體系、節能體系。”葛世榮說,新型能源體系首要任務是保證能源安全,通過煤炭清潔高效利用、節能等技術,使其保障國家能源安全的同時可以清潔低碳發展。
以技術創新推進煤炭清潔高效利用
數據顯示,煤炭是我國的主體能源,2022年國內煤炭總產量約44.5億噸,煤炭消費量占我國一次能源消費總量的56.2%。
“對一個國家來說,如果某種能源品種的比例占到50%以上,它就是一種戰略性能源。”葛世榮強調,據測算,一噸標準煤大概有2.6噸的二氧化碳排放。對于我國而言,煤炭清潔高效利用非常重要。
劉吉臻表示,我國燃煤發電的目標是安全、高效、清潔。當前,我國燃煤發電裝備和技術取得了顯著的進步,逐步實現了國產化自主化,核心技術基本掌握在自己手中,有很多技術也走到了世界前列。
比如,百萬千瓦超超臨界機組的研發制造和應用,度電煤耗等技術指標達到世界領先水平,節能減排效益巨大。同時,二次再熱、超凈排放、CCUS等技術在燃煤火電中也得到了很好的應用。
記者梳理,“十三五”以來,我國推動了大型燃煤電站的清潔化改造,煤電機組排放的煙塵、氮氧化物、二氧化硫等大氣污染物不到全社會總量的10%,我國已建成全球最大的清潔煤電供應體系。
值得注意的是,“目前,我國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是超低排放,有些燃煤電廠比燃氣電廠的排放還要低,但二氧化碳排放的問題還沒解決。”葛世榮說,未來煤炭清潔高效利用重點的是降低二氧化碳排放,要改變固態燃燒這一傳統的煤炭利用方式,采取顛覆性技術,進行技術變革,比如發展地下煤層原位采油、采氣等。
“在煤制氣領域,目前主要是煤炭開采出來后,實施地面煤氣化,煤氣化后可以制氫(灰氫)。天然氣被認為屬于清潔能源,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。”葛世榮說,中國礦業大學40年前就開始研究地下煤炭氣化技術,即煤炭直接在地下原位進行氣化,將約65%的二氧化碳暫時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。煤炭地下氣化生產合成氣,再利用整體煤氣化聯合循環發電系統(IGCC)發電,是低碳排放的火電生產流程。
除了煤制氣之外,葛世榮表示,去年國家能源集團研發成功煤基納米碳氫燃料發電技術,也是推動煤炭清潔高效利用的一項新成果,應用前景廣闊。“該技術將煤炭制成納米級煤粉,將加入2%的添加劑,制成含水50%的富氫納米水煤漿,成為納米碳氫燃料,可以使發電煤耗降低50克/千瓦時,降低二氧化碳排放120克/千瓦時,污染物超低排放。”葛世榮說。
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