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謝和平院士:碳中和——“技術為王”

在近日召開的2021中國國際煤炭發展高峰論壇——“雙碳”目標下煤炭工業的發展路徑與展望主論壇上,中國工程院院士,深圳大學特聘教授,四川大學教授、原校長,教育部科學技術委員會主任謝和平透過影片方式作了題為《煤炭行業碳中和發展戰略與科技創新路徑》的主題報告。

後“碳中和”時期我國仍需煤炭

《報告》認為,發達國家發展歷程表明,碳達峰後能源消費基本保持穩定,化石能源消費也並未大幅度下降,現代化程序仍需化石能源。基於我國“雙碳”目標戰略,考慮新能源最大化發展,預計2025年煤炭需求40億噸左右,佔比約52%;到2060年中國完全實現了碳中和後,仍需要煤炭作為電力調峰、還原劑以及保障油氣供應安全,預計煤炭需求量12-15億噸。其中,2021-2030年煤炭作為基礎能源需求量在35-45億噸,2031-2050年煤炭作為保障能源需求量在25-35億噸,2051-2060年煤炭作為支撐能源需求量在15-25億噸,2060年碳中和後煤炭作為應急儲備能源需求量在12-15億噸。

《報告》指出,到2020年煤炭產能中僅有25。92億噸符合安全綠色低碳的科學產能,佔比71%。要確保碳中和過程中煤炭高質量供應,未來20年應確保煤炭產能35億噸/年左右,其中科學產能佔比90%以上;到2035年後,科學產能佔比100%。全面淘汰落後產能,仍需大力發展綠色低碳高效安全的煤炭開採技術。調研表明,我國煤炭資源開發存在開發不充分、探明資源不足等問題,現有資源量和技術水平很難支撐碳達峰碳中和的煤炭需求。

“碳中和”目標下煤炭行業挑戰和機遇並存

《報告》表示,碳中和目標下,煤炭行業面臨“三大挑戰”。一是煤炭消費減量導致煤炭行業發展空間受限,低成本 CCS/CCUS技術大規模應用前,煤炭利用經濟性隨碳價格升高而降低,煤炭消費將由增量下降到存量減少。二是新能源大比例接入要求提高煤炭供應柔性。新能源比例增高,配套的調峰需求增加,帶動煤炭需求波動加大,要求提升煤炭供應柔性,發揮兜底保障作用。三是零碳排放要求顛覆現有煤炭利用方式。以燃燒為主的現有煤炭利用方式,不可避免地產生CO2,碳中和要求採用零碳/負碳的煤炭利用新方式。

煤炭行業面臨“三大機遇”。一是煤炭迴歸高質量發展的機遇。“雙碳”目標下,煤炭行業可放下產量增長的包袱,從擴大產能產量追求粗放性效益為第一目標的增量時代,邁向更加重視生產、加工、儲運、消費全過程安全性、綠色性、低碳性、經濟性的存量時代,快速提升發展質量。二是煤炭行業升級高技術產業的機遇。“雙碳”目標倒逼煤炭行業改變過去幾十年引進-消化-吸收-再創新的路徑延續式創新模式,將迎來實現顛覆性創新的機遇,可以集聚優勢創新資源,輕裝上陣主攻技術裝備,早日成為高精尖技術產業。三是煤炭搶佔新能源主陣地的機遇。煤炭企業發展新能源基礎弱,沒有動力、決心,碳中和目標倒逼煤炭企業主動發展新能源,進入新能源主陣地。可以充分發揮煤礦區優勢,以煤電為核心,與太陽能發電、風電協同發展,構建多能互補的清潔能源系統,將煤礦區建設成為地面-井下一體化的風、光、電、熱、氣多元協同的清潔能源基地。煤炭與可再生能源具有良好的互補性。燃煤發電與可再生能源發電最佳化組合,可充分利用燃煤發電的穩定性,為可再生能源平抑波動提供基底,規避可再生能源發電的不穩定性;利用可再生能源的碳綜合能力,為燃煤發電提供碳減排途徑,在很大程度上減輕單純燃煤發電的碳減排壓力。煤炭與可再生能源在燃燒和化學轉化方面的耦合,也逐步形成模式,突破了一系列技術,為煤炭與可再生能源深度耦合提供了良好基礎。

把握煤炭行業碳中和發展的戰略、任務和技術攻關方向

為滿足“雙碳”不同階段高質量供應煤炭的需求、全面支撐新能源為主體的新型電力系統建設,系統分析煤炭科學產能可持續保障的支撐要求,《報告》提出了“四大戰略”、“六大任務”和“四個關鍵核心技術攻關重點核心技術攻關方向”。即:實施新增煤炭資源量、提升煤炭科學產能能力、加快煤炭開發利用技術進步、發展煤炭行業獨有碳中和技術等四大戰略;加大力度勘探符合煤炭科學產能要求的煤炭資源,建設煤炭科學產能全國支撐基地,推進柔性煤炭科學產能建設,研究制定能源安全下的科學產能儲備戰略,加快科學產能支撐力科技攻關,構建適應碳中和要求的多能互補的煤礦清潔能源系統等六大任務;新增科學產能資源、提高現有科學產能產出率、探索深部科學產能開採、發展煤炭行業獨有碳中和技術等四個關鍵核心技術攻關重點方向。

“碳中和”不是簡單去煤化 關鍵是“技術為王”

《報告》認為,實現“碳中和”不能簡單理解為去化石能源、去煤化,更不能片面性的“去碳”,把“碳中和”進行“商業化”炒作,而是應該發展實現“碳中和”的新原理、新技術。重點研究發展少碳、用碳、零碳原理創新與顛覆性技術,實現碳減排、碳捕捉、碳利用,開發無碳排放能源。清潔能源應不論出身,只論排放。將傳統化石能源轉變為清潔能源的關鍵在於降低碳排放。

煤炭行業應重點研究近零排放的煤炭開採、開發技術和近零排放的煤電及利用技術等少碳、低碳技術;開發低能耗、低成本的碳捕集技術,研究碳利用技術;探索“風/光電+儲能”、“清潔煤電+CCUS”、直接煤固體燃料電池發電技術、中低溫地熱發電技術、海水直接制氫技術等零碳能源技術。將“雙控”的重點落在控制能源利用的碳排放和控制能源利用效率上。

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