能源革命与煤炭的思考范文

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《四川大学学报》2016年第S1期

摘要:

煤炭无论过去还是未来一定时期都具有生命力。协同煤炭能源与其他清洁优质化石能源、可再生能源实现绿色低碳开发利用，是未来中国能源发展的必由之路。中国煤炭必须顺势而为，直面能源革命挑战，寻找发展机遇，以实现煤炭清洁开发利用和近零排放为抓手的创新发展。

关键词:

能源革命;煤炭;能源结构

一、世界与中国的能源与煤炭发展形势

在上世纪前半叶，煤炭是世界能源的主体，被称作“煤炭时代”;随后，大型油田的勘探挖掘以及石油利用快速崛起，到20世纪后50年，对于多数西方发达国家而言，“石油时代”已然到来;进入21世纪以来，整个世界能源呈现多元化形式发展，油、气、非化石等能源形式在整个世界能源体系中均占举足轻重的地位。可以预见，以天然气和非化石等非常规能源形式为主的时代将在2020年左右出现，而以核能和太阳能等新型清洁能源为主时代将在2050年以后实现。在世界能源发展的历史舞台上，煤炭保持了近60年的高速增长期，煤炭的全球能源消费占比曾经达到48%。然而，过去100年里，先后发生了三次对煤炭产生深远影响的能源革命，不同程度地撼动了煤炭在世界能源舞台的绝对主体地位。第一次是上世纪50年代－60年代石油催生的“石油革命”;第二次是上世纪70年代初期核能催生的“核能革命”;第三次是21世纪以来体现“洁净低碳技术”概念而催生的“新型能源革命”。经历过三次能源革命后的煤炭在世界能源结构中的比重，从最高时期的48%下降到目前的30%，下跌了近20个百分点。尽管全球煤炭结构占比出现下降，但全球煤炭消费总量依然保持了连续增长的势头，未现峰值。1965年煤炭消费总量的油当量接近15亿吨，而到2013年的油当量则增加至38亿吨，1965年至2013年的年平均增长速率达2%左右。①

一个世纪以来，煤炭在世界能源体系中的变化，概括起来有如下几个特点。第一，能源向洁净化、绿色化、低碳化发展是世界能源革命的重要推手，且每次都是由于技术革命的成功带来了能源革命的实现。煤炭虽然经历了数次能源革命，但并没有彻底退出历史舞台，而是在一次次革命中浴火重生，每一次都推进了煤炭清洁高效利用的前进步伐。目前煤炭利用和排放技术已取得了卓越的成绩，与当初伦敦雾霾时期的煤炭利用水平完全不能同日而语，许多先进的煤炭洁净和低碳减排技术有待推广和运用。这也说明，不论什么能源，只要是成本效益的、满足使用要求与标准的，都是受市场欢迎的。第二，西方发达国家充分利用了世界廉价石油历史机遇，在极短的时间内实现了对煤炭的替换，后来的发展中国家很难再有这样的历史机遇。而几次爆发的世界能源危机又或多或少地影响了全球能源革命和能源结构优化的进程。第三，西方发达国家经济、技术、贸易的发达促成了新能源技术发展，使煤炭减量化、洁净化成为可能，并且这些能源强度较低的国家更容易实现能源转型以及能源结构的优化。而对于多数发展中国家来说，能源转型的经济、技术、贸易实力与西方发达国家相比仍然相去甚远，难以企及，主要依赖本国的能源资源。第四，能源结构的优化主要出于洁净、绿色、低碳的考虑。多数发达国家在能源革命之后，基于能源多元化发展和安全化发展两个角度的考虑，在整个能源体系中煤炭仍然占有一定比例，例如:美国约占20%，日本约占27.1%，欧盟约占17%，德国约占25%，英国约占18.3%。从全球角度看，煤炭在一次能源消费结构中所占比例为30%，仍然是最重要的基础能源之一。根据世界各能源研究机构对未来世界能源与煤炭的预测，可得出一个综合的判断:即2020年左右，世界煤炭峰值可能出现，总量缓慢下降后，到2035年，能源品种中煤炭、石油、天然气的结构比重预计趋于均等，即各占26%的比例，煤炭石油比例的减低，而天然气比例大幅上升表明世界能源进入天然气时代。至此，全球将初步构筑成煤炭、石油、天然气、核能、可再生能源五大能源体系，详见图1。①

二、煤炭在世界能源革命过程中仍然具备生命力

对于以煤炭为重要能源的国家而言，无论能源政策如何变化，彻底去煤化都难以实现。第一，煤炭依然是世界能源的主体。近一个世纪以来，虽然经历了三次全球性的能源革命，煤炭资源依然在整个能源结构中占比长期处于30%左右，稳居全球最重要的基础能源之位，其重要地位估计在未来较长时间内仍难以被替代。预计到2020年前后，煤炭占比水平仍将继续维持在30%左右，即使到2035年仍将有26%的占比水平。第二，从能源发展的世界历史来看，一种新的能源形式要占有重要地位(在能源供应中从百分之几达到百分之几十的水平)，所需时间大致为50－70年，而短时间内全球能源结构呈现跳跃式或者突变式的变化是不曾出现的。虽然现在能源技术革新加快，能源品种替代周期呈现逐渐缩短的趋势，但是能源结构的更替和基本能源技术的换代仍需经历较长时间(一般有20年或者30年甚至更长的时间)。②2009年《自然》杂志发表的一篇“转向低碳能源没有捷径”的文章提出，新能源技术部署的速度存在自然极限值，新技术全面部署的实现往往需要数十年的时间周期，至于一项新能源革命性或创新性技术从中试阶段发展至1000倍市场增长的实现通常需要30年。第三，煤炭生产与消费的洁净化、绿色化和低碳化具有现实可行性。煤炭绿色生产技术、低碳环保技术以及资源综合利用技术日渐趋于成熟，实现推广和普及只是时间问题。第四，煤炭在能源体系中是最经济、最可持续支撑的能源。基于同等热值计算，我国煤炭、石油、天然气的比价为1∶9∶3，①即同等热值的汽柴油价格是煤炭9倍，同等热值的天然气价格是煤炭的3倍。而对于那些有成本效益的商品，只要满足消费要求和标准规定，市场总是会青睐的。例如，2013年世界煤炭能源占比就呈现明显反弹现象，其占比水平达到30.1%，表明2013年能源格局又回到了20世纪70年代初世界石油危机与核能革命出现前的水平。综上，在全球能源革命过去百年进程中，能源结构体系根本无法做到去煤炭化;即使在将来的50年甚至100年，要实现完全的去煤炭化也几乎不可能。中国的国情决定了中国更是如此!中国未来煤炭结构比重的变化趋势参见图2。②

三、中国能源革命对煤炭发展的总体部署与要求

中国国家主席针对如何推进中国能源革命，2014年6月曾指示:“中国的基础能源还是煤炭，并要用好煤炭，重点要做好煤炭的规划、煤炭的发展、煤炭的清洁利用”，明确了未来中国煤炭行业发展的行动纲领。世界能源结构绿色、低碳、高效利用的转变及发展是历史的选择和趋势，中国煤炭必须坚定不移朝着这个方向顺势而为并果断革命。未来中国煤炭的发展目标，一是全面实现煤炭生产与消费利用的“六项发展指标”，即安全化、高效化、绿色化、清洁化、低碳化以及集约化;二是全面提升煤炭行业现代化水平，积极响应并构建国家乃至国际智能化、信息化、现代化生产体系;三是能够为我国能源体系的优化发展、能源消费的科学化提供重要支撑。具体主要体现在:(1)消费革命的重点是大力开展清洁、高效、以及提质工程;(2)生产革命的核心是科学建立煤炭清洁生产标准体系;(3)技术革命的核心是全面实现绿色低碳技术的创新，与其他行业高新技术实现科学融合与产业发展;(4)体制革命的核心是完善和转变煤炭行业监管机制，推进和加强煤炭法律法规及标准的建设，依法治煤。

四、煤炭在中国能源革命中面临的挑战与机遇

中国目前能源消费总量巨大，煤炭依然是绝对的优势资源，体量大、基数大的中国煤炭工业，行业水平提升难度大、能源利用方式仍比较落后，中国煤炭要真正实现现代化，还有很长的路要走。因此，与世界上任何一个国家相比，中国的煤炭革命更具艰巨性和挑战性。一是资源赋存条件、经济发展程度及趋势均决定了煤炭资源在中国国家发展中的主导地位，社会经济发展依然主要依赖于煤炭资源，剥离难度大。现有能源设施和主要耗煤行业对煤炭资源也存在相当大的依赖惯性，很难在短时间内做到去煤化。二是整体性的煤炭开发和利用技术相对落后，关键技术受制于人。中国煤炭科学开采能力水平相对较低(参见表1)。①洗煤提质水平不很高、资源浪费严重，据统计，从“开挖到炉前”的煤炭总资源利用率约10%。利用效率水平不高，中国煤炭发电的能量转化效率平均为40%，国际上煤炭发电效率约为50%。此外，中国煤炭终端消费比例过高，达到35%，而全球的整体比例不到5%，英国低于3%、德国低于4%。三是煤炭消费已经严重影响环境，超过了极限承载力。全球接近50%的煤炭消费量以及大部分的新增消费量都在中国产生。煤炭消费所导致的大气污染、水体污染等生态破坏现象、地质灾害问题社会影响广泛且强烈。而在煤炭开采过程中，地下水排放(每年约60亿立方米)的利用率仅25%，万吨级原煤开采能平均导致4亩的土地塌陷，破坏土地面积每年高达128万亩。另外，我国煤炭消费产生的温室气体排放量约占整个化石能源排放总量的80%左右，占全部温室气体排放的50%左右。京津冀地区的雾霾成因报告显示，燃煤贡献率达到22%～28%。因此，中国煤炭生产与消费的革命必定是一个持久而艰辛的过程，绝不是一蹴而就的事情。与此同时，新的发展契机和历史机遇也存在于中国煤炭发展进程中。首先，在全球能源技术变革的不断推进和清洁煤技术的创新发展下，中国煤炭行业至少拥有煤炭革命的技术支撑和选择权，具有进行全面改良升级的先决条件，能够实现煤炭清洁生产、低碳甚至近零排放消费利用模式;其次，随着中国“一带一路”战略的实施，为开拓煤炭国际市场提供了绝好的历史机遇，市场潜力有待开发;另外，能源革命在国家层面已经予以高度重视，为推进煤炭革命中央政府推出了一系列十分有利的政策环境，目标明确、规划清晰、决心坚定。例如:国家能源局、环保部、工信部于2014年底联合的《关于促进煤炭安全绿色开发和清洁高效利用的意见》(国能煤炭【2014】571号)，明确提出并强调了进一步提升煤炭科学开发利用水平的多项严格定量化的规划目标和标准。

五、煤炭在中国能源革命中的使命与担当

实施煤炭生产革命，要按照国家能源战略的统一规划，建立革命性的绿色开发、高效生产、低碳利用等标准体系，通过三个发展阶段(2013—2020年、2020—2030年、2030—2050年)实践科学开采，全面实行科学化开采，最终形成科学产能45亿吨的目标(详见图3)，②使煤炭行业成为集聚高技术和优秀人才、绿色安全开发、受全社会尊重的现代化行业。在煤炭消费利用领域，应积极推进三项工作。一是重点开展煤炭分质利用工程，严格把控将煤炭作为终端能源分散并直接燃烧使用的关口;二是全面推广煤炭高效利用技术，大力提高煤炭集中高效使用的比例水平、煤炭质量以及资源利用标准，严格把控燃煤电厂的能效水平和排放标准;三是充分利用“一带一路”战略机遇，打通煤炭国际合作通道，实现煤炭产品和煤机设备的国际化流通与贸易。煤炭技术革命重点攻克深部煤矿基于四场(应力场，裂隙场，渗流场，温度场)融合的地质保障、深部大型矿井建设、深部工作面智能化无人开采、极复杂难采煤层提高煤炭回采率、深部矿井降温与地热利用的“煤热共采”、深部大型矿井提升运输、煤与瓦斯共采、清洁高效煤转化、污染物和二氧化碳控制、大型煤炭等离子热解制精细化工产品、煤炭转化微反应、CO2捕获、封存和利用(CCS\CCUS)、燃煤电厂和现代煤化工CO2减排技术等。煤炭体制改革中，充分发挥市场的关键性作用，在煤炭流通中建立公平公正的煤炭交易平台，促进煤炭资源的保护和高效利用，使煤炭资源属性真正商品化;改进财税制度，使煤炭价格能实际反映煤炭资源的完全成本;完善相关立法，与时俱进，从而加速煤炭行业的法制化管理进程。在煤炭的社会影响方面，要重塑中国煤炭形象。加强政府及行业部门、行业协会的引导、监督、激励和宣传作用。搭建煤炭高水平智库体系，引领中国煤炭实现高标准、高层次发展，构建行业发展战略研究体系，最终形成并实施行业科学开采领跑者计划和制度。

作者：吴刚 刘虹 单位：国家发展和改革委员会能源研究所