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[行业动态] 碳中和目标下煤炭还有什么机遇 [帖子3239905]

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发表于 2021-7-20 11:20:28 | 显示全部楼层 |阅读模式

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文/谢和平 中国工程院院士,煤炭学报

碳达峰、碳中和相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施,将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。基于中国资源禀赋特征和现阶段经济社会发展实际,短期内仍离不开煤炭。

客观研判碳达峰、碳中和目标下中国能源消费结构和煤炭消费演变趋势,科学规划煤炭生产规模和产量,推动煤炭行业与经济社会同步实现高质量发展,支撑新能源稳定接续以煤为主的化石能源成为主体能源,是实现碳达峰、碳中和能源安全稳定供应双重目标的客观要求。

碳中和目标下中国能源发展路径

能源领域是中国实现碳达峰、碳中和的核心所在,但不意味着要完全退出煤炭,完全退出化石能源。借鉴美国碳达峰前后的能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律,结合中国能源资源禀赋和经济社会所处发展阶段,碳达峰、碳中和目标下,中国能源发展将主要有三大路径。

第一,持续提高能源效率,减少能源消费。中国单位GDP能耗自1988年以来呈现快速下降趋势,由29.8吨标准煤/万美元降低到2019年的3.4吨标准煤/万美元,降低了88.6%,但距离世界平均水平和发达国家还有一定差距,是世界平均水平的1.4-1.5倍,是美国的2倍。若能达到世界平均,每年可少用能13亿吨标准煤、减排二氧化碳34亿吨,约占2020年中国碳排放量的1/3。因此,提高能源效率,减少能源消费,是中国实现碳达峰、碳中和的最重要途径。

第二,大力发展新能源,优化电力结构。能源结构优化核心是电力结构优化。2020年中国电力结构中燃煤发电量占比大于60%。中国电力结构还有一定优化空间。然而,中国天然气增产有限,难以作为发电的第一大能源。碳中和目标下,中国应大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术,逐步提高非化石能源发电占比,持续优化电力结构。

碳中和目标下煤炭还有什么机遇-1.jpg


不同研究机构对电力需求的预测

第三,增强自给能力,保障能源安全。能源安全稳定供应是一个国家强盛的保障和安全的基石。中国油气控股对外依存度持续上升,能源安全面临挑战。煤炭具备适应中国能源需求变化的开发能力,具有开发利用的成本优势,煤炭清洁高效转化技术经过2005年以来的“技术示范”“升级示范”已趋于成熟,具备短期内形成大规模油气接续能力的基础,应当充分发挥煤炭在平衡能源品种中的作用,推进煤炭与油气耦合发展,保障中国能源安全。

碳中和目标下煤炭消费主要领域

美国在碳达峰后,煤炭消费长期保持在7亿-10亿吨,2018年后才快速下降,到目前5亿吨左右。德国在1990年碳达峰,煤炭消费多年保持在2亿吨左右。日本在2013年碳达峰后,煤炭仍长期占能源消费的20%以上。美国、德国、日本发展历程表明,即使有可替代煤炭的能源,碳达峰后仍然使用煤炭,只是煤炭的用途发展了变化。

鉴于中国能源资源禀赋和经济社会所处阶段,煤炭消费量占比虽下降,但在能源体系中的“压舱石”和“稳定器”作用越来越凸显。结合发达国家的发展历程,预计中国在2060年完全实现碳中和后,仍需要煤炭作为电力调峰、碳质还原剂以及保障油气供应安全等。

碳中和目标下能源消费格局

借鉴美国现代化进程、能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律,结合中国能源发展趋势和相关政策,预计今后一段时期中国能源消费格局变化将主要有三个阶段。

第一是缓慢过渡期(2021—2030年)。2030年前,适应碳达峰的要求,风、光等新能源是满足能源增量需求的主体,规模增长速度快,但是由于基数小,在能源消费结构中的占比提高缓慢,逐步由15%向30%靠近,成为补充能源。而由于中国能源消费保持在较高水平,新能源增量赶不上能源需求增量,煤炭消费量保持平稳或略有增长,维持在45亿-35亿吨/年,但是煤炭在能源消费中的占比逐步下降到50%左右,由主体能源转变为基础能源。

第二是关键过渡期(2031—2050)。2031—2050年,碳达峰后,新能源不仅是满足能源增量需求的主体,并开始替代煤炭等化石能源,新能源在能源消费中的占比提高到30%-49%,成为替代能源。与此同时,受碳排放约束,煤炭消费一定程度上被替代,煤炭利用逐步向电力调峰、碳质还原剂以及保障能源供应安全等集中,煤炭消费量下降到35亿-25亿吨/年,由基础能源转变为保障能源。

第三是过渡结束期(2050—2060)。2050—2060年,随着进入碳中和攻坚期,新能源大幅度代替传统化石能源,新能源在能源消费中的占比提高到50%-80%,成为主体能源。与此同时,受碳排放约束,煤炭只剩下电力调峰、碳质还原剂以及保障能源供应安全等不能被替代的用途,煤炭消费量下降到15亿-12亿吨/年,由保障能源转变为支撑能源。

碳中和目标下煤炭行业发展机遇

首先是回归高质量发展的机遇。煤炭行业70年超负荷生产,为经济社会发展贡献了925亿吨煤炭产品。为了满足高产能的要求,煤炭行业做出了巨大努力。碳达峰、碳中和目标下,煤炭行业可放下产量增长的包袱,从扩大产能产量追求粗放性效益为第一目标的增量时代,迈向更加重视生产、加工、储运、消费全过程安全性、绿色性、低碳性、经济性的存量时代,快速提升发展质量。

其次是煤炭行业升级高技术产业的机遇。2015年以来,积极把握经济社会发展的态势,煤炭行业主动提出煤炭革命、自我革命。大量高校、科研院所已开始研究,一些研究团队取得了一定进展,但尚未取得重大突破。碳达峰、碳中和目标倒逼煤炭行业改变过去几十年引进-消化-吸收-再创新的路径延续式创新模式,煤炭行业将迎来实现颠覆性创新的机遇,可以集聚优势创新资源,轻装上阵主攻技术装备,早日成为高精尖技术产业。

最后是抢占新能源主阵地的机遇。煤炭与可再生能源具有良好的互补性。煤炭的主要利用方式是发电,可再生能源利用的主要方式也是发电,燃煤发电与可再生能源发电优化组合,可充分利用燃煤发电的稳定性,为可再生能源平抑波动提供基底,规避可再生能源发电的不稳定性;利用可再生能源的碳综合能力,为燃煤发电提供碳减排途径,在很大程度上减轻单纯燃煤发电的碳减排压力。除了电力外,煤炭与可再生能源在燃烧和化学转化方面的耦合,也逐步形成模式,突破了一系列技术,为煤炭与可再生能源深度耦合提供了良好基础。

煤炭企业可以充分发挥煤矿区优势,以煤电为核心,与太阳能发电、风电协同发展,构建多能互补的清洁能源系统,将煤矿区建设成为地面-井下一体化的风、光、电、热、气多元协同的清洁能源基地。

煤炭大比例接续油气的路径

今后应把握碳达峰、碳中和目标为煤炭行业留出降低发展速度、提升发展质量的时间和空间,抓住带给煤炭行业的转型机遇,碳达峰、碳中和进程也将是煤炭行业转型升级乃至颠覆式发展的过程。实现碳中和后,有望实现四大效益,主要包括:

一是煤炭成为精品。虽然产量降低,但是价格回归到应有的本真价值,反映地表无塌陷、生态无损伤条件下的绿色低碳煤炭生产完全成本。

二是煤矿成为现代化能源供应系统。按需灵活生产煤炭、电力、碳材料等,井下巷道储能,平抑可再生能源波动,煤炭与可再生能源互补,稳定供应清洁能源。

三是煤矿区成为零碳/负碳清洁能源生产基地。地下空间碳固化、碳封存,就地处置煤炭利用产生的二氧化碳;地面可再生能源利用,零碳排放;矿区植被形成碳汇,负碳排放。

四是煤炭企业成为清洁能源和高端材料供应商。煤炭企业将成为新能源开发的主阵地、煤基高端碳材料的引领者。

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