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煤炭革命方略

文/能源評論


世界潮流,浩浩蕩蕩。

在能源革命洪流中,煤炭是否要革命,已經不是問題,問題是要怎樣革命?

在具體推進煤炭革命的過程中,需要激情,更需要理性。

能源革命,是要“革煤炭的命”?還是煤炭“自我革命”?

革命方式是一廂情愿的簡單粗暴還是多方博弈后的循序漸進,決定了革命成果是否容易被接受并得以鞏固下來,畢竟,以野蠻方式獲得的點滴進步,注定要被歷史遺忘;只有兼具理性建設性的行動,才能真正驅動歷史前行。

煤炭行業必須要有自己的革命方略,需要一份事關發展大計的中國方案,至少包括目標藍圖、機制設計、技術支撐等多方內容。如此,才能做到胸有成竹。

所幸的是,煤炭革命方略已漸漸清晰:

方向已明:讓煤炭成為清潔能源、讓行業成為高科技產業、讓區域成為多元協同的清潔能源基地;

戰略正清:實現從煤炭開采到利用全產業鏈的清潔、高效、可持續開發利用;

路徑繪就:至2050年,需歷經3.0時代、4.0時代到5.0時代,漸次演進。

百年前,孫中山在《建國方略》中提出的宏大藍圖,當年被外國記者認為是空想,如今已在世界的東方繪就最美畫卷。

中國的煤炭革命,能取得什么樣的成就,取決于現下的方略和采取的行動。

在開采環節,未來的方向是安全智能精準模式,無人開采將司空見慣。

在利用環節,煤炭的消費包括燃料和原料兩個領域:

燃料層面的革命性清潔高效技術,如超超臨界發電、近零排放已居于世界領先水平。散煤消費領域,也已步入清潔化發展道路。

原料層面的突破則被寄予厚望,雖然新型煤化工技術已有小成、規模可觀,但仍面臨工藝復雜、成本高昂、環保約束等諸多難題,尚存較大爭議和挑戰。

惟其如此,相關內容更值得關注,這一板塊破局,或許會帶來勝利的曙光。

進入8月,關于煤炭消費回升的消息再度刺激人們的神經。

8月中旬,國家發展改革委發布的數據顯示:1?7月,全國煤炭消費量同比增幅3.4%。同時,煤炭產能共退出8000萬噸左右,完成全年任務1.5億噸的50%以上。

從世界范圍來看,2017年煤炭產量3年來首次增長。7月31日,國際能源署(IEA)發布的《煤炭信息2018:概述》顯示,2017年世界煤炭產量同比增長了2.2億噸(3.1%),在連續3年回落之后出現首次增長。

或許有人擔心煤炭“復辟”,但短期的波動無法改變世界煤炭達峰大勢不可逆轉的現實。2017年世界煤炭產量為75.49億噸,比2013年峰值產量減少4.26億噸。2017年,中國煤炭產量同比增長3.2%,為34.4546億噸,但仍然低于過去6年的平均值。

這也表明,煤炭的前景也并非黯淡無光。煤炭的豐富儲量與相對低的價格決定了在未來很長一段時間內,仍將在世界能源結構中有著舉足輕重的地位。有數據顯示,煤炭開采和運輸的投資只有全球4%,卻支撐了全球28%的一次能源消費。這無疑證明了煤炭的強大生命力。

就我國而言,中國工程院《中國能源中長期(2030、2050)發展戰略研究》報告預測,2050年煤炭占我國一次能源消費比重將控制在50%以下,但需求量仍將保持在25至30億噸。  

中國的能源轉型和煤炭革命,攸關國計民生甚至是全球發展,全世界都在期盼著一個有效的、經濟的中國能源發展模式。煤炭的態度和行為將決定能源革命的效果,行業上下游只有積極適應,提速換擋,才能保持相對優勢,不為歷史車輪拋棄。

所幸的是,我們已經有了這樣的方略。


大勢

煤炭是不是永遠都要當中國能源的老大?

在中國工程院院士、安徽理工大學校長袁亮看來,未來,煤炭想當也當不了,但現在還不得不當。我們要重視煤炭這篇文章,這是由我國富煤貧油少氣的資源稟賦特征決定的。

即使是以大力發展清潔能源著稱的歐洲,短期內煤炭的地位仍然無法撼動。以英國為例,雖然其2015年關閉了最后一座深井煤礦,但至今仍有部分露天煤礦在作業(主要在蘇格蘭境內),即發電用煤大量減少,但化肥、涂料、塑料和藥品行業仍然需要煤炭作原料。

歐盟委員會日前發布的《歐盟煤炭區域:未來的機遇與挑戰》顯示,煤炭在歐盟內陸國家能源總消費中的占比為16%,煤電在電力結構中占比為24%,目前仍然有6個國家依賴煤炭來提供其至少20%的能源需求。

中國水力發電工程學會副秘書長張博庭認為,不能簡單認為,能源革命就是要革煤炭、石油的命。當前粗放的發展方式,無節制地揮霍著化石能源,其實才是在要化石能源的命。比如,目前通過簡單的燃燒方式,煤炭、石油的利用效率最多在40%?50%,這絕對是一種極大浪費。能源革命恰恰是要給寶貴的煤炭、石油等化石能源保命、延命。

袁亮同時提出,可再生能源取代部分煤炭,這是大趨勢,不以人的意志為轉移。對于煤炭充當的階段性角色,也要有清醒的認識。

在國外,2017年核電大國法國宣布2021年前關閉燃煤電站,加拿大、荷蘭都表示要在2030年前全面淘汰煤電。根據MyGridGB發布的最新數據,今年到目前為止,英國已經實現1000小時無煤發電。2012年,煤炭供應了英國約40%的電力,今年煤炭提供的電量降至不足6%。國際能源署的煤炭分析師卡洛斯·費爾南德斯·阿爾瓦雷斯稱,“在瑞士、比利時和挪威,每天都是無煤發電日”。

無論是從未來愿景,還是現實情況,我國對煤炭清潔發展一直高度關注,態度也非常明確。

日前,在中國工程院上報給國家決策層的多個重大專項研究中,袁亮院士牽頭的關于煤炭的報告獲得高層領導批示。

早在2014年中央財經領導小組提出能源革命戰略部署時,就明確了煤炭的主體地位和未來方向。習近平總書記專門指出:我們正在壓縮煤炭比例,但國情還是以煤為主,在相當長一段時間內,甚至從長遠來講,還是以煤為主的格局??我國煤炭資源豐富,在發展新能源、可再生能源的同時,還要做好煤炭這篇文章??我國在著力推動能源革命,加大能源結構調整的進程中,煤炭作為我國主要能源的地位和作用是難以改變的。

在2016年政府工作報告中,也明確指出,要加強煤炭清潔高效利用。

無論是能源革命,還是煤炭革命,判斷其是否成功,應該兼顧安全、環境、經濟和社會效益。由此看來,“清潔用煤”比“一刀切煤”更具現實性與可行性。


核心

作為中國的基礎能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭時代尚早,“去煤化”不可取。這是中國工程院原副院長謝克昌院士一直堅持的觀點。

在構建清潔低碳、安全高效能源體系進程中,煤炭行業的挑戰在于,如何推動開發與利用方式的清潔化與低碳化。煤炭革命的核心在于整體推進煤炭在全行業、全產業鏈的清潔、高效、可持續開發利用。

這意味著,煤炭革命應該至少包括生產和消費兩個方面:即安全綠色高效開采,控制開發量,提高科學產能的比例;提高燃煤的效率,加大高效潔凈燃煤發電和煤電節能減排技術的利用推廣,改造工業窯爐,適度發展現代煤化工。

從現實和發展的角度看,煤炭的全產業鏈涉及開發戰略布局、開發總量控制、低品質煤開發利用、輸煤輸電協調發展、燃燒與氣化技術路線、先進燃煤發電發展方向、現代煤化工發展、煤基多聯產系統發展方向、高耗能行業節能、煤炭利用污染物控制與碳減排等10個重大問題。

謝克昌認為,中國煤炭清潔高效可持續開發利用戰略包括如下要素:科技驅動——煤炭發展由要素驅動為主向科技驅動方式轉變;科學開發——煤炭開發由以需定產向科學開發方式轉變;全面提質——煤炭由粗放供給向提質后對口配送方式轉變;輸送優化——煤炭輸運由單一輸煤向輸煤輸電并舉方式轉變;先進發電——燃煤發電由局部領先向整體節能環保轉變;轉化升級——煤化工由低效高污染向高效清潔節水轉變;節能降耗——高耗能行業節煤由單一技術節能向結構、技術、管理集約節能轉變。

在中國工程院院士、四川大學原校長謝和平看來,煤炭革命應該實現兩個目標:一是煤炭本身變成清潔能源,開發是綠色的、利用是清潔的,實現高效智能和可持續開發。二是以煤為基礎,礦區本身變成集光、風、電、熱、氣多元協同的清潔能源基地,不只是煤炭這一單一的能源品種。

“30年后的煤炭工業可以實現近零生態損壞的綠色開采、近零排放的低碳利用,并形成多元協同的清潔能源基地,真正實現采掘智能化、井下無人化、地下電氣化。”謝和平認為,最關鍵的是構建全產業鏈的煤炭革命倒逼機制,來實現煤炭革命的目的和要求。具體而言,就是通過科學產能倒逼煤炭科學開采的技術革命,通過超低排放和低碳循環發展倒逼煤炭清潔利用的技術革命,以多元開放協同清潔能源倒逼煤基多元清潔能源基地的技術革命,以建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系倒逼煤炭結構調整、轉型發展的技術革命。

對于廣受關注的散煤清潔化發展,煤炭科學研究總院煤炭戰略規劃研究院副院長吳立新提出,以先進高效的煤粉工業鍋爐替代落后的中小燃煤工業鍋爐具有多重效益:鍋爐熱效率可達到92%以上,比普通燃煤鍋爐提高30 個百分點;污染物減排效果顯著,煙塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染排放指標達到天然氣鍋爐排放標準。建議應用低灰、低揮發分、低硫、高熱值清潔型煤并配套先進爐具替代傳統燃煤取暖方式。


藍圖

在孫中山主持制定的《革命方略》中,把革命之后分作三個時期:軍政時期、訓政時期、憲政時期。

知易行難,對煤炭革命而言,同樣不能奢望一朝一夕可以完成,需要對其做好長期性和復雜性的心理準備。在謝和平看來,煤炭革命需要沿著時間、空間和技術三個維度演進。

從時間維度看,煤炭革命是一個長期過程。總結之前100 多年的煤炭技術發展規律,煤炭經歷了人工開采、機械化開采兩個階段,即煤炭1.0 階段和2.0 階段。煤炭革命的藍圖可以初步劃分為三個階段,2020?2030年進入少人、接近天然氣排放的煤炭工業3.0時代,2030?2040年進入無人、接近清潔能源排放的煤炭工業4.0時代,2040?2050年進入地上無煤、純清潔能源的煤炭工業5.0時代。

從空間層面看,目前開采深度已到1500 米,再繼續向深部進軍將受到高地壓、高地溫以及復雜地質條件等因素的嚴重制約,面臨極大的安全、環境、技術等風險。當前的開采理論和方法適應的開采深度是有極限的,超過極限就必須考慮采用全新的開采方法。

從技術演進角度看,將按照“ 現有基礎支撐技術—變革性技術—顛覆性技術”構建煤炭3.0 階段、4.0 階段和5.0 階段三個階段的技術藍圖。開采、利用技術的研究不單要考慮現有技術的升級與突破,還要有對新的、顛覆性技術的探索,從而應對未來的技術變革。

再經過30 余年努力,“中國夢”的煤炭篇章將實現,具體也可分為三個階段。

一是煤炭3.0 階段定位在2020 年之前,是煤炭行業轉型調整的關鍵時期。此階段的核心是盡快實現煤炭智能開采和超低排放潔凈利用,完成煤炭開采利用技術升級與推廣,最大程度地消除煤炭開采及利用的環境負效應。到2020 年,煤炭開采深度不超過2000 米, 全礦井自動化、智能化技術有效支撐地質信息采集、通信、智能決策與控制等;在東部人口密集區域,加強對充填開采、保水開采、多種資源聯合開采等方面技術的研究,減少對土地、地下水資源的破壞;解決煤炭開采、利用過程中產生的環境負效應問題。

二是井下無人、接近清潔能源排放水平的煤炭工業4.0 階段。煤炭4.0 階段定位在2020 年至2035年, 是能源技術由量變到質變的突破期和轉換期——由有人開采到無人開采、由超低排放過渡到近零排放。同時,這一時期也是煤炭資源開發利用模式的變革期,煤炭企業將由生產煤炭產品轉變為直接提供能源。此階段核心是突破無人化開采、近零排放以及液態化開采關鍵技術。

三是井下無人、地上無煤,純清潔能源的煤炭工業5.0 階段。煤炭5.0 階段定位在2035 年至2050年, 3000 米左右深部開采成為現實需求。煤炭5.0 階段的核心是顛覆傳統煤炭開采理念和技術體系, 實現深部資源原位液態化開采。此階段可讓資源就地利用,需要地質保障、采區規劃、礦井開拓以及智能化開采等步驟和技術支撐;將固體煤炭資源轉變為氣態、液態;顛覆現有采掘模式,以人工智能、分布式控制技術為基礎,打造采、選、充填、氣化、發電一體化的高可靠性智慧裝備系統。


升級

英國曾經是世界級的煤炭生產和消費大國,自上世紀80年代至今成功轉型的經驗表明,煤炭革命不僅是一個經濟問題,還是一個社會轉型的問題,關鍵要拿捏好如何平衡經濟性、社會性的問題。

在推進煤炭產業發展由資金和資源推動,向以技術創新驅動為主的方式轉變的過程中,人才和就業,或許是轉型面臨的最大挑戰,也是煤炭革命背后不能遺忘的角落。

歐盟報告指出,到2025年,煤炭開采和煤電廠累計失業人數將達到7.7萬人,到2030年將達到16萬人。因此需要提前采取行動以提供更多的商業機會,來維持或者提高該區域的就業,支持該區域的經濟增長。

據原煤炭工業部副部長、中國煤炭學會理事長濮洪九介紹,中國第一條地鐵北京一號線建設初期,第一批籌備人員就是從煤炭隊伍中調去的。所以,“煤炭行業應發展技術強項,將服務面擴大到整個能源行業、采礦行業、地下工程等方面。”換言之,煤炭行業要拓寬視野,謀求發展。

謝和平認為,煤炭行業要在發展本行業優勢基礎上,轉向能源、資源、環境、材料、高科技技術等相關有潛力、有前景的新興產業。轉型需要創新引領,包括發展多元清潔能源體系,如果轉型仍停留在低端領域,即便轉型也難逃被淘汰的命運。升級更要高端起步,樹立安全、高效、清潔、低碳的觀念。升級也應實現技術水平高端化,機械化、智能化、盡量減少人員作業是必然趨勢,開采應做到低生態損壞,利用要實現潔凈、低碳、低排放,爭取有利地位。

此外,還要清楚,煤礦不僅擁有煤田,整個礦區的所有資源都可供開發利用,最終可以實現多元化潔凈能源基地,形成風、光、水、電、熱、氣一體化潔凈能源供應體系。

比如,對于煤礦地下空間的利用,也有很多創新可能。

謝和平提出,如果從開始采煤時就把巷道設計成永久性的,那么在采完煤后煤礦甚至能變成一座地下城市。參照德國魯爾,建設地下療養院、地下空間站等也未嘗不可。“將這種永久性巷道用來開發地下房地產,如果做好模擬陽光、生態植被、地熱轉換與空氣循環系統、地下清潔能源抽水儲能及水電系統、地下水庫、地下瀑布生態景觀等,為何不能成為經濟適用房積聚處?”謝和平如此表示。

中國科學院院士、中國礦業大學教授何滿潮表示,粗略估計,我國開采煤炭形成的地下空間有數十億立方米。對廢棄礦井加以專業化改選后,可作為儲存油氣資源、二氧化碳、核廢料、壓縮空氣儲能等的場所。這對保障油氣供給、減輕溫室效應、減少核廢料污染、煤炭革命方略

文/能源評論


世界潮流,浩浩蕩蕩。

在能源革命洪流中,煤炭是否要革命,已經不是問題,問題是要怎樣革命?

在具體推進煤炭革命的過程中,需要激情,更需要理性。

能源革命,是要“革煤炭的命”?還是煤炭“自我革命”?

革命方式是一廂情愿的簡單粗暴還是多方博弈后的循序漸進,決定了革命成果是否容易被接受并得以鞏固下來,畢竟,以野蠻方式獲得的點滴進步,注定要被歷史遺忘;只有兼具理性建設性的行動,才能真正驅動歷史前行。

煤炭行業必須要有自己的革命方略,需要一份事關發展大計的中國方案,至少包括目標藍圖、機制設計、技術支撐等多方內容。如此,才能做到胸有成竹。

所幸的是,煤炭革命方略已漸漸清晰:

方向已明:讓煤炭成為清潔能源、讓行業成為高科技產業、讓區域成為多元協同的清潔能源基地;

戰略正清:實現從煤炭開采到利用全產業鏈的清潔、高效、可持續開發利用;

路徑繪就:至2050年,需歷經3.0時代、4.0時代到5.0時代,漸次演進。

百年前,孫中山在《建國方略》中提出的宏大藍圖,當年被外國記者認為是空想,如今已在世界的東方繪就最美畫卷。

中國的煤炭革命,能取得什么樣的成就,取決于現下的方略和采取的行動。

在開采環節,未來的方向是安全智能精準模式,無人開采將司空見慣。

在利用環節,煤炭的消費包括燃料和原料兩個領域:

燃料層面的革命性清潔高效技術,如超超臨界發電、近零排放已居于世界領先水平。散煤消費領域,也已步入清潔化發展道路。

原料層面的突破則被寄予厚望,雖然新型煤化工技術已有小成、規模可觀,但仍面臨工藝復雜、成本高昂、環保約束等諸多難題,尚存較大爭議和挑戰。

惟其如此,相關內容更值得關注,這一板塊破局,或許會帶來勝利的曙光。

進入8月,關于煤炭消費回升的消息再度刺激人們的神經。

8月中旬,國家發展改革委發布的數據顯示:1?7月,全國煤炭消費量同比增幅3.4%。同時,煤炭產能共退出8000萬噸左右,完成全年任務1.5億噸的50%以上。

從世界范圍來看,2017年煤炭產量3年來首次增長。7月31日,國際能源署(IEA)發布的《煤炭信息2018:概述》顯示,2017年世界煤炭產量同比增長了2.2億噸(3.1%),在連續3年回落之后出現首次增長。

或許有人擔心煤炭“復辟”,但短期的波動無法改變世界煤炭達峰大勢不可逆轉的現實。2017年世界煤炭產量為75.49億噸,比2013年峰值產量減少4.26億噸。2017年,中國煤炭產量同比增長3.2%,為34.4546億噸,但仍然低于過去6年的平均值。

這也表明,煤炭的前景也并非黯淡無光。煤炭的豐富儲量與相對低的價格決定了在未來很長一段時間內,仍將在世界能源結構中有著舉足輕重的地位。有數據顯示,煤炭開采和運輸的投資只有全球4%,卻支撐了全球28%的一次能源消費。這無疑證明了煤炭的強大生命力。

就我國而言,中國工程院《中國能源中長期(2030、2050)發展戰略研究》報告預測,2050年煤炭占我國一次能源消費比重將控制在50%以下,但需求量仍將保持在25至30億噸。  

中國的能源轉型和煤炭革命,攸關國計民生甚至是全球發展,全世界都在期盼著一個有效的、經濟的中國能源發展模式。煤炭的態度和行為將決定能源革命的效果,行業上下游只有積極適應,提速換擋,才能保持相對優勢,不為歷史車輪拋棄。

所幸的是,我們已經有了這樣的方略。


大勢

煤炭是不是永遠都要當中國能源的老大?

在中國工程院院士、安徽理工大學校長袁亮看來,未來,煤炭想當也當不了,但現在還不得不當。我們要重視煤炭這篇文章,這是由我國富煤貧油少氣的資源稟賦特征決定的。

即使是以大力發展清潔能源著稱的歐洲,短期內煤炭的地位仍然無法撼動。以英國為例,雖然其2015年關閉了最后一座深井煤礦,但至今仍有部分露天煤礦在作業(主要在蘇格蘭境內),即發電用煤大量減少,但化肥、涂料、塑料和藥品行業仍然需要煤炭作原料。

歐盟委員會日前發布的《歐盟煤炭區域:未來的機遇與挑戰》顯示,煤炭在歐盟內陸國家能源總消費中的占比為16%,煤電在電力結構中占比為24%,目前仍然有6個國家依賴煤炭來提供其至少20%的能源需求。

中國水力發電工程學會副秘書長張博庭認為,不能簡單認為,能源革命就是要革煤炭、石油的命。當前粗放的發展方式,無節制地揮霍著化石能源,其實才是在要化石能源的命。比如,目前通過簡單的燃燒方式,煤炭、石油的利用效率最多在40%?50%,這絕對是一種極大浪費。能源革命恰恰是要給寶貴的煤炭、石油等化石能源保命、延命。

袁亮同時提出,可再生能源取代部分煤炭,這是大趨勢,不以人的意志為轉移。對于煤炭充當的階段性角色,也要有清醒的認識。

在國外,2017年核電大國法國宣布2021年前關閉燃煤電站,加拿大、荷蘭都表示要在2030年前全面淘汰煤電。根據MyGridGB發布的最新數據,今年到目前為止,英國已經實現1000小時無煤發電。2012年,煤炭供應了英國約40%的電力,今年煤炭提供的電量降至不足6%。國際能源署的煤炭分析師卡洛斯·費爾南德斯·阿爾瓦雷斯稱,“在瑞士、比利時和挪威,每天都是無煤發電日”。

無論是從未來愿景,還是現實情況,我國對煤炭清潔發展一直高度關注,態度也非常明確。

日前,在中國工程院上報給國家決策層的多個重大專項研究中,袁亮院士牽頭的關于煤炭的報告獲得高層領導批示。

早在2014年中央財經領導小組提出能源革命戰略部署時,就明確了煤炭的主體地位和未來方向。習近平總書記專門指出:我們正在壓縮煤炭比例,但國情還是以煤為主,在相當長一段時間內,甚至從長遠來講,還是以煤為主的格局??我國煤炭資源豐富,在發展新能源、可再生能源的同時,還要做好煤炭這篇文章??我國在著力推動能源革命,加大能源結構調整的進程中,煤炭作為我國主要能源的地位和作用是難以改變的。

在2016年政府工作報告中,也明確指出,要加強煤炭清潔高效利用。

無論是能源革命,還是煤炭革命,判斷其是否成功,應該兼顧安全、環境、經濟和社會效益。由此看來,“清潔用煤”比“一刀切煤”更具現實性與可行性。


核心

作為中國的基礎能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭時代尚早,“去煤化”不可取。這是中國工程院原副院長謝克昌院士一直堅持的觀點。

在構建清潔低碳、安全高效能源體系進程中,煤炭行業的挑戰在于,如何推動開發與利用方式的清潔化與低碳化。煤炭革命的核心在于整體推進煤炭在全行業、全產業鏈的清潔、高效、可持續開發利用。

這意味著,煤炭革命應該至少包括生產和消費兩個方面:即安全綠色高效開采,控制開發量,提高科學產能的比例;提高燃煤的效率,加大高效潔凈燃煤發電和煤電節能減排技術的利用推廣,改造工業窯爐,適度發展現代煤化工。

從現實和發展的角度看,煤炭的全產業鏈涉及開發戰略布局、開發總量控制、低品質煤開發利用、輸煤輸電協調發展、燃燒與氣化技術路線、先進燃煤發電發展方向、現代煤化工發展、煤基多聯產系統發展方向、高耗能行業節能、煤炭利用污染物控制與碳減排等10個重大問題。

謝克昌認為,中國煤炭清潔高效可持續開發利用戰略包括如下要素:科技驅動——煤炭發展由要素驅動為主向科技驅動方式轉變;科學開發——煤炭開發由以需定產向科學開發方式轉變;全面提質——煤炭由粗放供給向提質后對口配送方式轉變;輸送優化——煤炭輸運由單一輸煤向輸煤輸電并舉方式轉變;先進發電——燃煤發電由局部領先向整體節能環保轉變;轉化升級——煤化工由低效高污染向高效清潔節水轉變;節能降耗——高耗能行業節煤由單一技術節能向結構、技術、管理集約節能轉變。

在中國工程院院士、四川大學原校長謝和平看來,煤炭革命應該實現兩個目標:一是煤炭本身變成清潔能源,開發是綠色的、利用是清潔的,實現高效智能和可持續開發。二是以煤為基礎,礦區本身變成集光、風、電、熱、氣多元協同的清潔能源基地,不只是煤炭這一單一的能源品種。

“30年后的煤炭工業可以實現近零生態損壞的綠色開采、近零排放的低碳利用,并形成多元協同的清潔能源基地,真正實現采掘智能化、井下無人化、地下電氣化。”謝和平認為,最關鍵的是構建全產業鏈的煤炭革命倒逼機制,來實現煤炭革命的目的和要求。具體而言,就是通過科學產能倒逼煤炭科學開采的技術革命,通過超低排放和低碳循環發展倒逼煤炭清潔利用的技術革命,以多元開放協同清潔能源倒逼煤基多元清潔能源基地的技術革命,以建設清潔低碳、安全高效的現代能源體系倒逼煤炭結構調整、轉型發展的技術革命。

對于廣受關注的散煤清潔化發展,煤炭科學研究總院煤炭戰略規劃研究院副院長吳立新提出,以先進高效的煤粉工業鍋爐替代落后的中小燃煤工業鍋爐具有多重效益:鍋爐熱效率可達到92%以上,比普通燃煤鍋爐提高30 個百分點;污染物減排效果顯著,煙塵、二氧化硫、氮氧化物等大氣污染排放指標達到天然氣鍋爐排放標準。建議應用低灰、低揮發分、低硫、高熱值清潔型煤并配套先進爐具替代傳統燃煤取暖方式。


藍圖

在孫中山主持制定的《革命方略》中,把革命之后分作三個時期:軍政時期、訓政時期、憲政時期。

知易行難,對煤炭革命而言,同樣不能奢望一朝一夕可以完成,需要對其做好長期性和復雜性的心理準備。在謝和平看來,煤炭革命需要沿著時間、空間和技術三個維度演進。

從時間維度看,煤炭革命是一個長期過程。總結之前100 多年的煤炭技術發展規律,煤炭經歷了人工開采、機械化開采兩個階段,即煤炭1.0 階段和2.0 階段。煤炭革命的藍圖可以初步劃分為三個階段,2020?2030年進入少人、接近天然氣排放的煤炭工業3.0時代,2030?2040年進入無人、接近清潔能源排放的煤炭工業4.0時代,2040?2050年進入地上無煤、純清潔能源的煤炭工業5.0時代。

從空間層面看,目前開采深度已到1500 米,再繼續向深部進軍將受到高地壓、高地溫以及復雜地質條件等因素的嚴重制約,面臨極大的安全、環境、技術等風險。當前的開采理論和方法適應的開采深度是有極限的,超過極限就必須考慮采用全新的開采方法。

從技術演進角度看,將按照“ 現有基礎支撐技術—變革性技術—顛覆性技術”構建煤炭3.0 階段、4.0 階段和5.0 階段三個階段的技術藍圖。開采、利用技術的研究不單要考慮現有技術的升級與突破,還要有對新的、顛覆性技術的探索,從而應對未來的技術變革。

再經過30 余年努力,“中國夢”的煤炭篇章將實現,具體也可分為三個階段。

一是煤炭3.0 階段定位在2020 年之前,是煤炭行業轉型調整的關鍵時期。此階段的核心是盡快實現煤炭智能開采和超低排放潔凈利用,完成煤炭開采利用技術升級與推廣,最大程度地消除煤炭開采及利用的環境負效應。到2020 年,煤炭開采深度不超過2000 米, 全礦井自動化、智能化技術有效支撐地質信息采集、通信、智能決策與控制等;在東部人口密集區域,加強對充填開采、保水開采、多種資源聯合開采等方面技術的研究,減少對土地、地下水資源的破壞;解決煤炭開采、利用過程中產生的環境負效應問題。

二是井下無人、接近清潔能源排放水平的煤炭工業4.0 階段。煤炭4.0 階段定位在2020 年至2035年, 是能源技術由量變到質變的突破期和轉換期——由有人開采到無人開采、由超低排放過渡到近零排放。同時,這一時期也是煤炭資源開發利用模式的變革期,煤炭企業將由生產煤炭產品轉變為直接提供能源。此階段核心是突破無人化開采、近零排放以及液態化開采關鍵技術。

三是井下無人、地上無煤,純清潔能源的煤炭工業5.0 階段。煤炭5.0 階段定位在2035 年至2050年, 3000 米左右深部開采成為現實需求。煤炭5.0 階段的核心是顛覆傳統煤炭開采理念和技術體系, 實現深部資源原位液態化開采。此階段可讓資源就地利用,需要地質保障、采區規劃、礦井開拓以及智能化開采等步驟和技術支撐;將固體煤炭資源轉變為氣態、液態;顛覆現有采掘模式,以人工智能、分布式控制技術為基礎,打造采、選、充填、氣化、發電一體化的高可靠性智慧裝備系統。


升級

英國曾經是世界級的煤炭生產和消費大國,自上世紀80年代至今成功轉型的經驗表明,煤炭革命不僅是一個經濟問題,還是一個社會轉型的問題,關鍵要拿捏好如何平衡經濟性、社會性的問題。

在推進煤炭產業發展由資金和資源推動,向以技術創新驅動為主的方式轉變的過程中,人才和就業,或許是轉型面臨的最大挑戰,也是煤炭革命背后不能遺忘的角落。

歐盟報告指出,到2025年,煤炭開采和煤電廠累計失業人數將達到7.7萬人,到2030年將達到16萬人。因此需要提前采取行動以提供更多的商業機會,來維持或者提高該區域的就業,支持該區域的經濟增長。

據原煤炭工業部副部長、中國煤炭學會理事長濮洪九介紹,中國第一條地鐵北京一號線建設初期,第一批籌備人員就是從煤炭隊伍中調去的。所以,“煤炭行業應發展技術強項,將服務面擴大到整個能源行業、采礦行業、地下工程等方面。”換言之,煤炭行業要拓寬視野,謀求發展。

謝和平認為,煤炭行業要在發展本行業優勢基礎上,轉向能源、資源、環境、材料、高科技技術等相關有潛力、有前景的新興產業。轉型需要創新引領,包括發展多元清潔能源體系,如果轉型仍停留在低端領域,即便轉型也難逃被淘汰的命運。升級更要高端起步,樹立安全、高效、清潔、低碳的觀念。升級也應實現技術水平高端化,機械化、智能化、盡量減少人員作業是必然趨勢,開采應做到低生態損壞,利用要實現潔凈、低碳、低排放,爭取有利地位。

此外,還要清楚,煤礦不僅擁有煤田,整個礦區的所有資源都可供開發利用,最終可以實現多元化潔凈能源基地,形成風、光、水、電、熱、氣一體化潔凈能源供應體系。

比如,對于煤礦地下空間的利用,也有很多創新可能。

謝和平提出,如果從開始采煤時就把巷道設計成永久性的,那么在采完煤后煤礦甚至能變成一座地下城市。參照德國魯爾,建設地下療養院、地下空間站等也未嘗不可。“將這種永久性巷道用來開發地下房地產,如果做好模擬陽光、生態植被、地熱轉換與空氣循環系統、地下清潔能源抽水儲能及水電系統、地下水庫、地下瀑布生態景觀等,為何不能成為經濟適用房積聚處?”謝和平如此表示。

中國科學院院士、中國礦業大學教授何滿潮表示,粗略估計,我國開采煤炭形成的地下空間有數十億立方米。對廢棄礦井加以專業化改選后,可作為儲存油氣資源、二氧化碳、核廢料、壓縮空氣儲能等的場所。這對保障油氣供給、減輕溫室效應、減少核廢料污染、發展新能源至關重要,可以使廢棄礦井煥發生機。

或許,這些看似“開腦洞”的奇思妙想,會成為產業升級的搖籃,點燃煤炭革命的星星之火。

發展新能源至關重要,可以使廢棄礦井煥發生機。

或許,這些看似“開腦洞”的奇思妙想,會成為產業升級的搖籃,點燃煤炭革命的星星之火。

(本文由記者王偉執筆)

文章來源于《能源評論》雜志

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