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煤炭革命方略

文/能源评论


世界潮流,浩浩荡荡。

在能源革命洪流中,煤炭是否要革命,已经不是问题,问题是要怎样革命?

在具体推进煤炭革命的过程中,需要激情,更需要理性。

能源革命,是要“革煤炭的命”?还是煤炭“自我革命”?

革命方式是一厢情愿的简单粗暴还是多方博弈后的循序渐进,决定了革命成果是否容易被接受并得以巩固下来,毕竟,以野蛮方式获得的点滴进步,注定要被历史遗忘;只有兼具理性建设性的行动,才能真正驱动历史前行。

煤炭行业必须要有自己的革命方略,需要一份事关发展大计的中国方案,至少包括目标蓝图、机制设计、技术支撑等多方内容。如此,才能做到胸有成竹。

所幸的是,煤炭革命方略已渐渐清晰:

方向已明:让煤炭成为清洁能源、让行业成为高科技产业、让区域成为多元协同的清洁能源基地;

战略正清:实现从煤炭开采到利用全产业链的清洁、高效、可持续开发利用;

路径绘就:至2050年,需历经3.0时代、4.0时代到5.0时代,渐次演进。

百年前,孙中山在《建国方略》中提出的宏大蓝图,当年被外国记者认为是空想,如今已在世界的东方绘就最美画卷。

中国的煤炭革命,能取得什么样的成就,取决于现下的方略和采取的行动。

在开采环节,未来的方向是安全智能精准模式,无人开采将司空见惯。

在利用环节,煤炭的消费包括燃料和原料两个领域:

燃料层面的革命性清洁高效技术,如超超临界发电、近零排放已居于世界领先水平。散煤消费领域,也已步入清洁化发展道路。

原料层面的突破则被寄予厚望,虽然新型煤化工技术已有小成、规模可观,但仍面临工艺复杂、成本高昂、环保约束等诸多难题,尚存较大争议和挑战。

惟其如此,相关内容更值得关注,这一板块破局,或许会带来胜利的曙光。

进入8月,关于煤炭消费回升的消息再度刺激人们的神经。

8月中旬,国家发展改革委发布的数据显示:1?7月,全国煤炭消费量同比增幅3.4%。同时,煤炭产能共退出8000万吨左右,完成全年任务1.5亿吨的50%以上。

从世界范围来看,2017年煤炭产量3年来首次增长。7月31日,国际能源署(IEA)发布的《煤炭信息2018:概述》显示,2017年世界煤炭产量同比增长了2.2亿吨(3.1%),在连续3年回落之后出现首次增长。

或许有人担心煤炭“复辟”,但短期的波动无法改变世界煤炭达峰大势不可逆转的现实。2017年世界煤炭产量为75.49亿吨,比2013年峰值产量减少4.26亿吨。2017年,中国煤炭产量同比增长3.2%,为34.4546亿吨,但仍然低于过去6年的平均值。

这也表明,煤炭的前景也并非黯淡无光。煤炭的丰富储量与相对低的价格决定了在未来很长一段时间内,仍将在世界能源结构中有着举足轻重的地位。有数据显示,煤炭开采和运输的投资只有全球4%,却支撑了全球28%的一次能源消费。这无疑证明了煤炭的强大生命力。

就我国而言,中国工程院《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》报告预测,2050年煤炭占我国一次能源消费比重将控制在50%以下,但需求量仍将保持在25至30亿吨。  

中国的能源转型和煤炭革命,攸关国计民生甚至是全球发展,全世界都在期盼着一个有效的、经济的中国能源发展模式。煤炭的态度和行为将决定能源革命的效果,行业上下游只有积极适应,提速换挡,才能保持相对优势,不为历史车轮抛弃。

所幸的是,我们已经有了这样的方略。


大势

煤炭是不是永远都要当中国能源的老大?

在中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮看来,未来,煤炭想当也当不了,但现在还不得不当。我们要重视煤炭这篇文章,这是由我国富煤贫油少气的资源禀赋特征决定的。

即使是以大力发展清洁能源著称的欧洲,短期内煤炭的地位仍然无法撼动。以英国为例,虽然其2015年关闭了最后一座深井煤矿,但至今仍有部分露天煤矿在作业(主要在苏格兰境内),即发电用煤大量减少,但化肥、涂料、塑料和药品行业仍然需要煤炭作原料。

欧盟委员会日前发布的《欧盟煤炭区域:未来的机遇与挑战》显示,煤炭在欧盟内陆国家能源总消费中的占比为16%,煤电在电力结构中占比为24%,目前仍然有6个国家依赖煤炭来提供其至少20%的能源需求。

中国水力发电工程学会副秘书长张博庭认为,不能简单认为,能源革命就是要革煤炭、石油的命。当前粗放的发展方式,无节制地挥霍着化石能源,其实才是在要化石能源的命。比如,目前通过简单的燃烧方式,煤炭、石油的利用效率最多在40%?50%,这绝对是一种极大浪费。能源革命恰恰是要给宝贵的煤炭、石油等化石能源保命、延命。

袁亮同时提出,可再生能源取代部分煤炭,这是大趋势,不以人的意志为转移。对于煤炭充当的阶段性角色,也要有清醒的认识。

在国外,2017年核电大国法国宣布2021年前关闭燃煤电站,加拿大、荷兰都表示要在2030年前全面淘汰煤电。根据MyGridGB发布的最新数据,今年到目前为止,英国已经实现1000小时无煤发电。2012年,煤炭供应了英国约40%的电力,今年煤炭提供的电量降至不足6%。国际能源署的煤炭分析师卡洛斯·费尔南德斯·阿尔瓦雷斯称,“在瑞士、比利时和挪威,每天都是无煤发电日”。

无论是从未来愿景,还是现实情况,我国对煤炭清洁发展一直高度关注,态度也非常明确。

日前,在中国工程院上报给国家决策层的多个重大专项研究中,袁亮院士牵头的关于煤炭的报告获得高层领导批示。

早在2014年中央财经领导小组提出能源革命战略部署时,就明确了煤炭的主体地位和未来方向。习近平总书记专门指出:我们正在压缩煤炭比例,但国情还是以煤为主,在相当长一段时间内,甚至从长远来讲,还是以煤为主的格局??我国煤炭资源丰富,在发展新能源、可再生能源的同时,还要做好煤炭这篇文章??我国在着力推动能源革命,加大能源结构调整的进程中,煤炭作为我国主要能源的地位和作用是难以改变的。

在2016年政府工作报告中,也明确指出,要加强煤炭清洁高效利用。

无论是能源革命,还是煤炭革命,判断其是否成功,应该兼顾安全、环境、经济和社会效益。由此看来,“清洁用煤”比“一刀切煤”更具现实性与可行性。


核心

作为中国的基础能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭时代尚早,“去煤化”不可取。这是中国工程院原副院长谢克昌院士一直坚持的观点。

在构建清洁低碳、安全高效能源体系进程中,煤炭行业的挑战在于,如何推动开发与利用方式的清洁化与低碳化。煤炭革命的核心在于整体推进煤炭在全行业、全产业链的清洁、高效、可持续开发利用。

这意味着,煤炭革命应该至少包括生产和消费两个方面:即安全绿色高效开采,控制开发量,提高科学产能的比例;提高燃煤的效率,加大高效洁净燃煤发电和煤电节能减排技术的利用推广,改造工业窑炉,适度发展现代煤化工。

从现实和发展的角度看,煤炭的全产业链涉及开发战略布局、开发总量控制、低品质煤开发利用、输煤输电协调发展、燃烧与气化技术路线、先进燃煤发电发展方向、现代煤化工发展、煤基多联产系统发展方向、高耗能行业节能、煤炭利用污染物控制与碳减排等10个重大问题。

谢克昌认为,中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略包括如下要素:科技驱动——煤炭发展由要素驱动为主向科技驱动方式转变;科学开发——煤炭开发由以需定产向科学开发方式转变;全面提质——煤炭由粗放供给向提质后对口配送方式转变;输送优化——煤炭输运由单一输煤向输煤输电并举方式转变;先进发电——燃煤发电由局部领先向整体节能环保转变;转化升级——煤化工由低效高污染向高效清洁节水转变;节能降耗——高耗能行业节煤由单一技术节能向结构、技术、管理集约节能转变。

在中国工程院院士、四川大学原校长谢和平看来,煤炭革命应该实现两个目标:一是煤炭本身变成清洁能源,开发是绿色的、利用是清洁的,实现高效智能和可持续开发。二是以煤为基础,矿区本身变成集光、风、电、热、气多元协同的清洁能源基地,不只是煤炭这一单一的能源品种。

“30年后的煤炭工业可以实现近零生态损坏的绿色开采、近零排放的低碳利用,并形成多元协同的清洁能源基地,真正实现采掘智能化、井下无人化、地下电气化。”谢和平认为,最关键的是构建全产业链的煤炭革命倒逼机制,来实现煤炭革命的目的和要求。具体而言,就是通过科学产能倒逼煤炭科学开采的技术革命,通过超低排放和低碳循环发展倒逼煤炭清洁利用的技术革命,以多元开放协同清洁能源倒逼煤基多元清洁能源基地的技术革命,以建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系倒逼煤炭结构调整、转型发展的技术革命。

对于广受关注的散煤清洁化发展,煤炭科学研究总院煤炭战略规划研究院副院长吴立新提出,以先进高效的煤粉工业锅炉替代落后的中小燃煤工业锅炉具有多重效益:锅炉热效率可达到92%以上,比普通燃煤锅炉提高30 个百分点;污染物减排效果显著,烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染排放指标达到天然气锅炉排放标准。建议应用低灰、低挥发分、低硫、高热值清洁型煤并配套先进炉具替代传统燃煤取暖方式。


蓝图

在孙中山主持制定的《革命方略》中,把革命之后分作三个时期:军政时期、训政时期、宪政时期。

知易行难,对煤炭革命而言,同样不能奢望一朝一夕可以完成,需要对其做好长期性和复杂性的心理准备。在谢和平看来,煤炭革命需要沿着时间、空间和技术三个维度演进。

从时间维度看,煤炭革命是一个长期过程。总结之前100 多年的煤炭技术发展规律,煤炭经历了人工开采、机械化开采两个阶段,即煤炭1.0 阶段和2.0 阶段。煤炭革命的蓝图可以初步划分为三个阶段,2020?2030年进入少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代,2030?2040年进入无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代,2040?2050年进入地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。

从空间层面看,目前开采深度已到1500 米,再继续向深部进军将受到高地压、高地温以及复杂地质条件等因素的严重制约,面临极大的安全、环境、技术等风险。当前的开采理论和方法适应的开采深度是有极限的,超过极限就必须考虑采用全新的开采方法。

从技术演进角度看,将按照“ 现有基础支撑技术—变革性技术—颠覆性技术”构建煤炭3.0 阶段、4.0 阶段和5.0 阶段三个阶段的技术蓝图。开采、利用技术的研究不单要考虑现有技术的升级与突破,还要有对新的、颠覆性技术的探索,从而应对未来的技术变革。

再经过30 余年努力,“中国梦”的煤炭篇章将实现,具体也可分为三个阶段。

一是煤炭3.0 阶段定位在2020 年之前,是煤炭行业转型调整的关键时期。此阶段的核心是尽快实现煤炭智能开采和超低排放洁净利用,完成煤炭开采利用技术升级与推广,最大程度地消除煤炭开采及利用的环境负效应。到2020 年,煤炭开采深度不超过2000 米, 全矿井自动化、智能化技术有效支撑地质信息采集、通信、智能决策与控制等;在东部人口密集区域,加强对充填开采、保水开采、多种资源联合开采等方面技术的研究,减少对土地、地下水资源的破坏;解决煤炭开采、利用过程中产生的环境负效应问题。

二是井下无人、接近清洁能源排放水平的煤炭工业4.0 阶段。煤炭4.0 阶段定位在2020 年至2035年, 是能源技术由量变到质变的突破期和转换期——由有人开采到无人开采、由超低排放过渡到近零排放。同时,这一时期也是煤炭资源开发利用模式的变革期,煤炭企业将由生产煤炭产品转变为直接提供能源。此阶段核心是突破无人化开采、近零排放以及液态化开采关键技术。

三是井下无人、地上无煤,纯清洁能源的煤炭工业5.0 阶段。煤炭5.0 阶段定位在2035 年至2050年, 3000 米左右深部开采成为现实需求。煤炭5.0 阶段的核心是颠覆传统煤炭开采理念和技术体系, 实现深部资源原位液态化开采。此阶段可让资源就地利用,需要地质保障、采区规划、矿井开拓以及智能化开采等步骤和技术支撑;将固体煤炭资源转变为气态、液态;颠覆现有采掘模式,以人工智能、分布式控制技术为基础,打造采、选、充填、气化、发电一体化的高可靠性智慧装备系统。


升级

英国曾经是世界级的煤炭生产和消费大国,自上世纪80年代至今成功转型的经验表明,煤炭革命不仅是一个经济问题,还是一个社会转型的问题,关键要拿捏好如何平衡经济性、社会性的问题。

在推进煤炭产业发展由资金和资源推动,向以技术创新驱动为主的方式转变的过程中,人才和就业,或许是转型面临的最大挑战,也是煤炭革命背后不能遗忘的角落。

欧盟报告指出,到2025年,煤炭开采和煤电厂累计失业人数将达到7.7万人,到2030年将达到16万人。因此需要提前采取行动以提供更多的商业机会,来维持或者提高该区域的就业,支持该区域的经济增长。

据原煤炭工业部副部长、中国煤炭学会理事长濮洪九介绍,中国第一条地铁北京一号线建设初期,第一批筹备人员就是从煤炭队伍中调去的。所以,“煤炭行业应发展技术强项,将服务面扩大到整个能源行业、采矿行业、地下工程等方面。”换言之,煤炭行业要拓宽视野,谋求发展。

谢和平认为,煤炭行业要在发展本行业优势基础上,转向能源、资源、环境、材料、高科技技术等相关有潜力、有前景的新兴产业。转型需要创新引领,包括发展多元清洁能源体系,如果转型仍停留在低端领域,即便转型也难逃被淘汰的命运。升级更要高端起步,树立安全、高效、清洁、低碳的观念。升级也应实现技术水平高端化,机械化、智能化、尽量减少人员作业是必然趋势,开采应做到低生态损坏,利用要实现洁净、低碳、低排放,争取有利地位。

此外,还要清楚,煤矿不仅拥有煤田,整个矿区的所有资源都可供开发利用,最终可以实现多元化洁净能源基地,形成风、光、水、电、热、气一体化洁净能源供应体系。

比如,对于煤矿地下空间的利用,也有很多创新可能。

谢和平提出,如果从开始采煤时就把巷道设计成永久性的,那么在采完煤后煤矿甚至能变成一座地下城市。参照德国鲁尔,建设地下疗养院、地下空间站等也未尝不可。“将这种永久性巷道用来开发地下房地产,如果做好模拟阳光、生态植被、地热转换与空气循环系统、地下清洁能源抽水储能及水电系统、地下水库、地下瀑布生态景观等,为何不能成为经济适用房积聚处?”谢和平如此表示。

中国科学院院士、中国矿业大学教授何满潮表示,粗略估计,我国开采煤炭形成的地下空间有数十亿立方米。对废弃矿井加以专业化改选后,可作为储存油气资源、二氧化碳、核废料、压缩空气储能等的场所。这对保障油气供给、减轻温室效应、减少核废料污染、煤炭革命方略

文/能源评论


世界潮流,浩浩荡荡。

在能源革命洪流中,煤炭是否要革命,已经不是问题,问题是要怎样革命?

在具体推进煤炭革命的过程中,需要激情,更需要理性。

能源革命,是要“革煤炭的命”?还是煤炭“自我革命”?

革命方式是一厢情愿的简单粗暴还是多方博弈后的循序渐进,决定了革命成果是否容易被接受并得以巩固下来,毕竟,以野蛮方式获得的点滴进步,注定要被历史遗忘;只有兼具理性建设性的行动,才能真正驱动历史前行。

煤炭行业必须要有自己的革命方略,需要一份事关发展大计的中国方案,至少包括目标蓝图、机制设计、技术支撑等多方内容。如此,才能做到胸有成竹。

所幸的是,煤炭革命方略已渐渐清晰:

方向已明:让煤炭成为清洁能源、让行业成为高科技产业、让区域成为多元协同的清洁能源基地;

战略正清:实现从煤炭开采到利用全产业链的清洁、高效、可持续开发利用;

路径绘就:至2050年,需历经3.0时代、4.0时代到5.0时代,渐次演进。

百年前,孙中山在《建国方略》中提出的宏大蓝图,当年被外国记者认为是空想,如今已在世界的东方绘就最美画卷。

中国的煤炭革命,能取得什么样的成就,取决于现下的方略和采取的行动。

在开采环节,未来的方向是安全智能精准模式,无人开采将司空见惯。

在利用环节,煤炭的消费包括燃料和原料两个领域:

燃料层面的革命性清洁高效技术,如超超临界发电、近零排放已居于世界领先水平。散煤消费领域,也已步入清洁化发展道路。

原料层面的突破则被寄予厚望,虽然新型煤化工技术已有小成、规模可观,但仍面临工艺复杂、成本高昂、环保约束等诸多难题,尚存较大争议和挑战。

惟其如此,相关内容更值得关注,这一板块破局,或许会带来胜利的曙光。

进入8月,关于煤炭消费回升的消息再度刺激人们的神经。

8月中旬,国家发展改革委发布的数据显示:1?7月,全国煤炭消费量同比增幅3.4%。同时,煤炭产能共退出8000万吨左右,完成全年任务1.5亿吨的50%以上。

从世界范围来看,2017年煤炭产量3年来首次增长。7月31日,国际能源署(IEA)发布的《煤炭信息2018:概述》显示,2017年世界煤炭产量同比增长了2.2亿吨(3.1%),在连续3年回落之后出现首次增长。

或许有人担心煤炭“复辟”,但短期的波动无法改变世界煤炭达峰大势不可逆转的现实。2017年世界煤炭产量为75.49亿吨,比2013年峰值产量减少4.26亿吨。2017年,中国煤炭产量同比增长3.2%,为34.4546亿吨,但仍然低于过去6年的平均值。

这也表明,煤炭的前景也并非黯淡无光。煤炭的丰富储量与相对低的价格决定了在未来很长一段时间内,仍将在世界能源结构中有着举足轻重的地位。有数据显示,煤炭开采和运输的投资只有全球4%,却支撑了全球28%的一次能源消费。这无疑证明了煤炭的强大生命力。

就我国而言,中国工程院《中国能源中长期(2030、2050)发展战略研究》报告预测,2050年煤炭占我国一次能源消费比重将控制在50%以下,但需求量仍将保持在25至30亿吨。  

中国的能源转型和煤炭革命,攸关国计民生甚至是全球发展,全世界都在期盼着一个有效的、经济的中国能源发展模式。煤炭的态度和行为将决定能源革命的效果,行业上下游只有积极适应,提速换挡,才能保持相对优势,不为历史车轮抛弃。

所幸的是,我们已经有了这样的方略。


大势

煤炭是不是永远都要当中国能源的老大?

在中国工程院院士、安徽理工大学校长袁亮看来,未来,煤炭想当也当不了,但现在还不得不当。我们要重视煤炭这篇文章,这是由我国富煤贫油少气的资源禀赋特征决定的。

即使是以大力发展清洁能源著称的欧洲,短期内煤炭的地位仍然无法撼动。以英国为例,虽然其2015年关闭了最后一座深井煤矿,但至今仍有部分露天煤矿在作业(主要在苏格兰境内),即发电用煤大量减少,但化肥、涂料、塑料和药品行业仍然需要煤炭作原料。

欧盟委员会日前发布的《欧盟煤炭区域:未来的机遇与挑战》显示,煤炭在欧盟内陆国家能源总消费中的占比为16%,煤电在电力结构中占比为24%,目前仍然有6个国家依赖煤炭来提供其至少20%的能源需求。

中国水力发电工程学会副秘书长张博庭认为,不能简单认为,能源革命就是要革煤炭、石油的命。当前粗放的发展方式,无节制地挥霍着化石能源,其实才是在要化石能源的命。比如,目前通过简单的燃烧方式,煤炭、石油的利用效率最多在40%?50%,这绝对是一种极大浪费。能源革命恰恰是要给宝贵的煤炭、石油等化石能源保命、延命。

袁亮同时提出,可再生能源取代部分煤炭,这是大趋势,不以人的意志为转移。对于煤炭充当的阶段性角色,也要有清醒的认识。

在国外,2017年核电大国法国宣布2021年前关闭燃煤电站,加拿大、荷兰都表示要在2030年前全面淘汰煤电。根据MyGridGB发布的最新数据,今年到目前为止,英国已经实现1000小时无煤发电。2012年,煤炭供应了英国约40%的电力,今年煤炭提供的电量降至不足6%。国际能源署的煤炭分析师卡洛斯·费尔南德斯·阿尔瓦雷斯称,“在瑞士、比利时和挪威,每天都是无煤发电日”。

无论是从未来愿景,还是现实情况,我国对煤炭清洁发展一直高度关注,态度也非常明确。

日前,在中国工程院上报给国家决策层的多个重大专项研究中,袁亮院士牵头的关于煤炭的报告获得高层领导批示。

早在2014年中央财经领导小组提出能源革命战略部署时,就明确了煤炭的主体地位和未来方向。习近平总书记专门指出:我们正在压缩煤炭比例,但国情还是以煤为主,在相当长一段时间内,甚至从长远来讲,还是以煤为主的格局??我国煤炭资源丰富,在发展新能源、可再生能源的同时,还要做好煤炭这篇文章??我国在着力推动能源革命,加大能源结构调整的进程中,煤炭作为我国主要能源的地位和作用是难以改变的。

在2016年政府工作报告中,也明确指出,要加强煤炭清洁高效利用。

无论是能源革命,还是煤炭革命,判断其是否成功,应该兼顾安全、环境、经济和社会效益。由此看来,“清洁用煤”比“一刀切煤”更具现实性与可行性。


核心

作为中国的基础能源,煤炭肯定要革命,但不是“革煤炭的命”。后煤炭时代尚早,“去煤化”不可取。这是中国工程院原副院长谢克昌院士一直坚持的观点。

在构建清洁低碳、安全高效能源体系进程中,煤炭行业的挑战在于,如何推动开发与利用方式的清洁化与低碳化。煤炭革命的核心在于整体推进煤炭在全行业、全产业链的清洁、高效、可持续开发利用。

这意味着,煤炭革命应该至少包括生产和消费两个方面:即安全绿色高效开采,控制开发量,提高科学产能的比例;提高燃煤的效率,加大高效洁净燃煤发电和煤电节能减排技术的利用推广,改造工业窑炉,适度发展现代煤化工。

从现实和发展的角度看,煤炭的全产业链涉及开发战略布局、开发总量控制、低品质煤开发利用、输煤输电协调发展、燃烧与气化技术路线、先进燃煤发电发展方向、现代煤化工发展、煤基多联产系统发展方向、高耗能行业节能、煤炭利用污染物控制与碳减排等10个重大问题。

谢克昌认为,中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略包括如下要素:科技驱动——煤炭发展由要素驱动为主向科技驱动方式转变;科学开发——煤炭开发由以需定产向科学开发方式转变;全面提质——煤炭由粗放供给向提质后对口配送方式转变;输送优化——煤炭输运由单一输煤向输煤输电并举方式转变;先进发电——燃煤发电由局部领先向整体节能环保转变;转化升级——煤化工由低效高污染向高效清洁节水转变;节能降耗——高耗能行业节煤由单一技术节能向结构、技术、管理集约节能转变。

在中国工程院院士、四川大学原校长谢和平看来,煤炭革命应该实现两个目标:一是煤炭本身变成清洁能源,开发是绿色的、利用是清洁的,实现高效智能和可持续开发。二是以煤为基础,矿区本身变成集光、风、电、热、气多元协同的清洁能源基地,不只是煤炭这一单一的能源品种。

“30年后的煤炭工业可以实现近零生态损坏的绿色开采、近零排放的低碳利用,并形成多元协同的清洁能源基地,真正实现采掘智能化、井下无人化、地下电气化。”谢和平认为,最关键的是构建全产业链的煤炭革命倒逼机制,来实现煤炭革命的目的和要求。具体而言,就是通过科学产能倒逼煤炭科学开采的技术革命,通过超低排放和低碳循环发展倒逼煤炭清洁利用的技术革命,以多元开放协同清洁能源倒逼煤基多元清洁能源基地的技术革命,以建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系倒逼煤炭结构调整、转型发展的技术革命。

对于广受关注的散煤清洁化发展,煤炭科学研究总院煤炭战略规划研究院副院长吴立新提出,以先进高效的煤粉工业锅炉替代落后的中小燃煤工业锅炉具有多重效益:锅炉热效率可达到92%以上,比普通燃煤锅炉提高30 个百分点;污染物减排效果显著,烟尘、二氧化硫、氮氧化物等大气污染排放指标达到天然气锅炉排放标准。建议应用低灰、低挥发分、低硫、高热值清洁型煤并配套先进炉具替代传统燃煤取暖方式。


蓝图

在孙中山主持制定的《革命方略》中,把革命之后分作三个时期:军政时期、训政时期、宪政时期。

知易行难,对煤炭革命而言,同样不能奢望一朝一夕可以完成,需要对其做好长期性和复杂性的心理准备。在谢和平看来,煤炭革命需要沿着时间、空间和技术三个维度演进。

从时间维度看,煤炭革命是一个长期过程。总结之前100 多年的煤炭技术发展规律,煤炭经历了人工开采、机械化开采两个阶段,即煤炭1.0 阶段和2.0 阶段。煤炭革命的蓝图可以初步划分为三个阶段,2020?2030年进入少人、接近天然气排放的煤炭工业3.0时代,2030?2040年进入无人、接近清洁能源排放的煤炭工业4.0时代,2040?2050年进入地上无煤、纯清洁能源的煤炭工业5.0时代。

从空间层面看,目前开采深度已到1500 米,再继续向深部进军将受到高地压、高地温以及复杂地质条件等因素的严重制约,面临极大的安全、环境、技术等风险。当前的开采理论和方法适应的开采深度是有极限的,超过极限就必须考虑采用全新的开采方法。

从技术演进角度看,将按照“ 现有基础支撑技术—变革性技术—颠覆性技术”构建煤炭3.0 阶段、4.0 阶段和5.0 阶段三个阶段的技术蓝图。开采、利用技术的研究不单要考虑现有技术的升级与突破,还要有对新的、颠覆性技术的探索,从而应对未来的技术变革。

再经过30 余年努力,“中国梦”的煤炭篇章将实现,具体也可分为三个阶段。

一是煤炭3.0 阶段定位在2020 年之前,是煤炭行业转型调整的关键时期。此阶段的核心是尽快实现煤炭智能开采和超低排放洁净利用,完成煤炭开采利用技术升级与推广,最大程度地消除煤炭开采及利用的环境负效应。到2020 年,煤炭开采深度不超过2000 米, 全矿井自动化、智能化技术有效支撑地质信息采集、通信、智能决策与控制等;在东部人口密集区域,加强对充填开采、保水开采、多种资源联合开采等方面技术的研究,减少对土地、地下水资源的破坏;解决煤炭开采、利用过程中产生的环境负效应问题。

二是井下无人、接近清洁能源排放水平的煤炭工业4.0 阶段。煤炭4.0 阶段定位在2020 年至2035年, 是能源技术由量变到质变的突破期和转换期——由有人开采到无人开采、由超低排放过渡到近零排放。同时,这一时期也是煤炭资源开发利用模式的变革期,煤炭企业将由生产煤炭产品转变为直接提供能源。此阶段核心是突破无人化开采、近零排放以及液态化开采关键技术。

三是井下无人、地上无煤,纯清洁能源的煤炭工业5.0 阶段。煤炭5.0 阶段定位在2035 年至2050年, 3000 米左右深部开采成为现实需求。煤炭5.0 阶段的核心是颠覆传统煤炭开采理念和技术体系, 实现深部资源原位液态化开采。此阶段可让资源就地利用,需要地质保障、采区规划、矿井开拓以及智能化开采等步骤和技术支撑;将固体煤炭资源转变为气态、液态;颠覆现有采掘模式,以人工智能、分布式控制技术为基础,打造采、选、充填、气化、发电一体化的高可靠性智慧装备系统。


升级

英国曾经是世界级的煤炭生产和消费大国,自上世纪80年代至今成功转型的经验表明,煤炭革命不仅是一个经济问题,还是一个社会转型的问题,关键要拿捏好如何平衡经济性、社会性的问题。

在推进煤炭产业发展由资金和资源推动,向以技术创新驱动为主的方式转变的过程中,人才和就业,或许是转型面临的最大挑战,也是煤炭革命背后不能遗忘的角落。

欧盟报告指出,到2025年,煤炭开采和煤电厂累计失业人数将达到7.7万人,到2030年将达到16万人。因此需要提前采取行动以提供更多的商业机会,来维持或者提高该区域的就业,支持该区域的经济增长。

据原煤炭工业部副部长、中国煤炭学会理事长濮洪九介绍,中国第一条地铁北京一号线建设初期,第一批筹备人员就是从煤炭队伍中调去的。所以,“煤炭行业应发展技术强项,将服务面扩大到整个能源行业、采矿行业、地下工程等方面。”换言之,煤炭行业要拓宽视野,谋求发展。

谢和平认为,煤炭行业要在发展本行业优势基础上,转向能源、资源、环境、材料、高科技技术等相关有潜力、有前景的新兴产业。转型需要创新引领,包括发展多元清洁能源体系,如果转型仍停留在低端领域,即便转型也难逃被淘汰的命运。升级更要高端起步,树立安全、高效、清洁、低碳的观念。升级也应实现技术水平高端化,机械化、智能化、尽量减少人员作业是必然趋势,开采应做到低生态损坏,利用要实现洁净、低碳、低排放,争取有利地位。

此外,还要清楚,煤矿不仅拥有煤田,整个矿区的所有资源都可供开发利用,最终可以实现多元化洁净能源基地,形成风、光、水、电、热、气一体化洁净能源供应体系。

比如,对于煤矿地下空间的利用,也有很多创新可能。

谢和平提出,如果从开始采煤时就把巷道设计成永久性的,那么在采完煤后煤矿甚至能变成一座地下城市。参照德国鲁尔,建设地下疗养院、地下空间站等也未尝不可。“将这种永久性巷道用来开发地下房地产,如果做好模拟阳光、生态植被、地热转换与空气循环系统、地下清洁能源抽水储能及水电系统、地下水库、地下瀑布生态景观等,为何不能成为经济适用房积聚处?”谢和平如此表示。

中国科学院院士、中国矿业大学教授何满潮表示,粗略估计,我国开采煤炭形成的地下空间有数十亿立方米。对废弃矿井加以专业化改选后,可作为储存油气资源、二氧化碳、核废料、压缩空气储能等的场所。这对保障油气供给、减轻温室效应、减少核废料污染、发展新能源至关重要,可以使废弃矿井焕发生机。

或许,这些看似“开脑洞”的奇思妙想,会成为产业升级的摇篮,点燃煤炭革命的星星之火。

发展新能源至关重要,可以使废弃矿井焕发生机。

或许,这些看似“开脑洞”的奇思妙想,会成为产业升级的摇篮,点燃煤炭革命的星星之火。

(本文由记者王伟执笔)

文章来源于《能源评论》杂志

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