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浅谈促进我国煤炭资源开发利用的低碳化发展

2011-7-27

　　摘要：煤炭是我国的主要能源和重要的工业原料，实现煤炭资源低碳化开发利用，对我国应对全球气候变化挑战、促进经济发展方式转变具有重大战略意义。文章围绕我国能源生产消费结构特征，阐述了煤炭资源低碳化发展的必要性，提出了煤炭开发利用低碳化发展的方向、途径和相关建议，以期为我国煤炭资源开发利用低碳化发展工作提供一定的参考。

　　关键词：煤炭资源，低碳经济，清洁利用

　　“十二五”是我国全面建设小康社会的关键时期，对能源的需求仍呈稳定增长阶段，煤炭是我国主要能源，在国民经济建设方面起着举足轻重的作用。从短期看我国以煤为主的能源结构难以改变，国家经济社会发展需要安全稳定的能源保障，但以煤为主的能源结构带来了一系列严重的生态环境问题。在能源结构矛盾突出、全球呼吁低碳发展，特别是我国ZF庄重承诺“到2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%-45%的目标”的大背景下，发展低碳经济已成为应对全球气候变化难题的重要战略选择。作为世界经济和能源消费大国，结合我国能源资源禀赋特性，如何实现以煤为主的高碳资源低碳化开发利用，推进低碳经济，实现发展方式的转变，应对全球气候变化挑战，实现社会经济可持续发展，具有重大的战略意义。

　　1  低碳经济

　　低碳经济是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式，是应对化石能源的使用，导致二氧化碳和二氧化硫排放大量增加而引起全球气候灾害性变化而提出的概念。其宗旨是发展以低能耗、低污染、低排放为基本特征的经济，降低经济发展对生态系统中碳循环的影响，实现经济活动中人为排放二氧化碳与自然界吸收二氧化碳的动态平衡，减缓气候变暖的进程。实质是解决提高能源利用效率和清洁能源结构问题，核心是能源技术创新和人类生存发展观念的根本性转变。

　　工业革命以来，人类活动排放的温室气体显著增加，特别是工业化国家大量燃烧化石能源排放的二氧化碳，致使大气中温室气体的浓度显著上升，造成近百年来全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，这种变化对全球自然生态系统和社会经济活动，特别是对发展中国家已经产生了重大影响。为了应对全球气候变化的重大挑战，1988年联合国大会通过为当代和后代人类保护气候的决议，1992年联合国环境与发展大会通过了《气候变化框架公约》，1997年通过《京都议定书》，2003年，英国在能源白皮书《我们的能源未来：创建低碳经济》中首次提出低碳经济的概念；2007年美国提出了《低碳经济法案》，同年，联合国气候大会制定了低碳经济发展具有里程碑意义的“巴厘岛路线图”。世界主要国家如日本、欧盟也都以不同方式制定了发展低碳经济的路线。可以说，低碳经济发展已经成为今后各国经济发展的一个重要的战略导向，涉及政治、经济、科技和民生方方面面，将极大地影响人类的生产生活方式。

　　2  煤炭产业发展现状及发展趋势

　　新中国成立60多年来，特别是改革开放以来，我国煤炭工业取得了巨大成就，发展方式逐步转变，煤炭工业逐步走上健康发展轨道。近年来，煤炭行业坚持集约化生产，加大淘汰落后产能力度，生产结构得到了进一步优化，煤矿集约化生产稳步推进。根据国家有关部门统计，目前我国已建成年产120万t以上的大型煤矿434处，核定能力12.63亿t，占总核定能力的50.62%；年产30万t以上的中型煤矿1004处，核定能力4.9亿t，占19.64%；全国大中型煤矿产量比重提高到70%以上。煤炭产业规模化发展进展/顷利。全国煤矿数量由2005年的24800多处减少到2010年的13176多处，煤矿总产能达到37.8亿t。2009年全国原煤产量完成30.5亿t，同比增长8.8%；煤炭消费量30.2亿t，同比增长9.2%。煤炭消费量持续大幅增加，资源开发、环境保护和经济社会可持续发展面临严峻挑战。加强煤炭需求侧管理，发展煤炭循环经济，从源头上促进节能减排，控制或减缓煤炭消费强度，提高可持续发展能力迫在眉睫。

　　从煤炭消费及需求看，随着我国能源结构调整步伐不断加快，煤炭在一次能源结构中的比重将逐步下降，但在未来较长时期内仍是我国的主要能源，煤炭消费的绝对量仍会稳步增长。综合考虑国民经济发展趋势、能源结构调整和节能降耗等因素，初步预测2015年全国煤炭需求量将为38-40亿t，占能源需求总量的64%-66%。

　　3  煤炭资源低碳化利用的必要性

　　我国一次能源结构以化石能源为主，而化石能源是典型的高碳能源。煤炭是我国能源产业的主体，“富煤、缺油、少气”的能源资源结构特征，决定了国家“以煤为主”的能源结构短时期难以改变，煤炭消费比重占一次能源消费比重多年来基本维持在70%左右。而煤炭在化石能源中二氧化碳排放强度较高，致使在经济发展过程中“高碳”特征非常明显。因此，实现煤炭资源开发利用低碳化发展是确保我国能源工业及国家经济建设可持续发展的根本保障。

　　3.1  应对全球气候变化挑战的需要

　　自世界工业化革命以来，以高耗能、高碳排放为主要特征的“高碳经济”支撑了世界经济的快速发展，但由此引发的酸雨、光化学烟雾和全球气候变化，也给人类生存和发展提出了严峻挑战。为应对国际金融危机和气候变化，世界范围内掀起了以绿色、低碳技术为核心的新一轮能源变革。而我国以煤为主的能源结构短期内难以改变，生产消费过程中生态环境保护问题尚未有效解决。核电、水电等非化石能源规模化开发受到多重因素制约。因此，加快煤炭资源低碳化利用，是我国迎接全球气候变化挑战、增强我国低碳经济发展话语权和主动权、保护人类赖以生存环境的客观需要。

　　3.2  保障国家能源安全的需要

　　现阶段我国正处于工业化的重化工业阶段，“十一五”时期，我国一次能源消费总量从2005年的23.6亿tce上升到2010年的32.5亿tce。据测算，我国经济如果保持年均9%的增长，到2020年中国一次能源消费将达到55亿tce；按年经济增长7%测算，到2020年能源需求将达到45亿tee；按年经济增速6%测算，到2020年能源需求为41亿tce。因此，煤炭在我国一次能源消费结构中的地位在相当长的时期内不会改变。加快煤炭资源的低碳化利用，发展循环经济，提高煤炭资源综合利用效率，为国民经济稳定发展提供清洁能源，从而实现煤炭工业的可持续发展，对保障国家能源安全具有举足轻重的意义。

　　3.3  发展绿色经济与保护生态环境的需要

　　从长远来看，我国仍将依靠一次能源的有效供给去支撑经济持续高速增长的需要，而我国以煤为主的一次能源供给消费结构，又必然受到环境容量方面的制约，今后如果不采取包括节能减排、调整能源消费结构、提高能源经济利用效率和提高清洁化利用水平等在内的有效措施，伴随能源消费和使用而产生的土地破坏、水资源损失和破坏、水土流失和环境污染等问题将愈演愈烈，其巨大的环境治理成本将成为国家将来的经济重负。加快能源产业新技术的发展，坚持走新型工业化发展道路，切实转变经济增长方式，调整工业结构，用先进适用技术改造传统产业，建设资源节约型、环境友好型社会，切实改变高投入、高消耗、高污染、低效率的增长方式，是我国能源行业特别是煤炭产业发展的必然趋势。

　　3.4  煤炭行业自身发展的需要

　　传统的煤炭行业总体来说粗放开发和利用的特征明显。我国煤炭、煤层气等伴生资源回收率不高，虽然近年来在国家政策、煤炭市场等诸多因素的制约下，煤炭回采率有所提高，煤层气抽采利用步伐加快，但资源浪费现象依然严重。煤炭作为支撑我国经济发展的主要能源，在“十二五”以及未来较长时期内，绝对需求量仍保持增长，以此为主要源头的能源利用结构很难短期转变。由于长期的粗放式生产方式，导致煤炭行业生产环境恶劣、安全生产形势严峻、企业负担沉重等问题。加快煤炭科学开发和清洁利用势必将给现有煤炭行业的转型带来严峻挑战，如何在转型中谋求新发展将是煤炭行业自身可持续发展必须面对的现实问题。

　　4  煤炭资源低碳化发展方向及途径

　　煤炭作为一种产品，拥有与普通产品一样的产品生命周期的全部特征，因此煤炭资源开发利用低碳化发展过程包括了从煤炭资源生产开发、加工利用以及废弃物料处理整个过程。具体说，就是要围绕煤炭高效绿色生态化开采、煤炭燃烧和转化的清洁化利用、煤炭利用中的二氧化碳分离、捕获与封存等煤炭开发加工生命全周期作为煤炭资源开发利用低碳化发展的方向和途径。在此过程中，大幅度降低煤炭生产过程中的碳效应（减排）、大幅度提高煤炭的利用效率（节能）、大幅度降低煤炭使用过程中的污染。

　　4.1  实施煤炭资源的绿色生态化开采

　　煤炭开采需要消耗大量的能量和物料，同时也造成土地塌陷、地下水系破坏和共伴生资源破坏，形成大量的废水、废气和矸石矿物，因此，从煤炭生产源头就要加以控制。树立绿色GDP理念，构建生态产业链体系，建设生态矿区，是煤炭行业最新提出的发展理念并已应用到生产实践。具体说，一要提高煤炭资源的回收效率；二要依靠技术创新，推行清洁生产和节能降耗，以发展煤炭加工技术为重点，提高原煤入洗率和商品煤质量，为下游产业提供清洁煤炭，加快洁净煤技术产业化的进程。三要强化煤炭生产过程中的节能降耗工作；四要大力发展循环经济，做好煤层气及其他伴生矿物的开发和利用工作，加强矿区废水、废渣、废气和采煤沉陷区“三废一沉”的综合治理和利用，大力开展塌陷区的复垦工作，利用矿业开采过程中产生的矸石等废弃物进行回填复垦；五要做好矿区的绿化工作，增加绿化面积，做好矿区的生态保护工作。

　　工作实践证明，推行绿色生态化开采，取得的经济效应和节能成果显著。据统计，通过淘汰矿井落后电机设备，可节能15%-20%，对大型机电设备变频技术改造，可节电30%以上。利用煤矸石发电，10万t煤矸石可发电8000万kW·h，每生产1亿标块煤矸石砖可节能1.79万tce，节约土地6hm2；每利用1m3煤矿瓦斯（煤层气）可节约1.2kgce和减排12kg CO2当量。炼焦煤灰分每降1%，焦炭消耗量将降低2.66%，高炉利用系数可提高3.99%；合成氨生产使用洗选无烟煤可节煤20%；发电用煤灰分每增加1%，发热量将下降200-360J/g，每度电的标准煤耗增加2-5gce；工业锅炉和炉窑燃用洗选精煤，热效率可提高3%-8%。洗选1亿t原煤可去除1600万t矸石，可节省运力96亿t·km，按0.06元/t·km计算，每年可节省运费5.76亿元。

　　4.2  加快煤炭高效清洁利用

　　煤炭可作为燃料直接燃烧，也可作为原料生产化工产品和车用燃料，燃煤发电、工业锅炉燃烧、煤化工用煤占我国煤炭消费总量的90以上。据预测，到2015年，我国电煤需求量将超过20亿t，工业锅炉用煤量为6.5亿t左右，煤化工用煤将达到6亿t。因此，高碳煤炭低碳化利用的重点集中于煤炭高效清洁利用。

　　

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燃煤发电耗煤量约占我国煤炭消费的70%左右，是煤炭消费大户，煤电发展的方向就是要不断调整优化结构，上大压小，采用超临界、超超临界、循环流化床等先进发电技术，提高燃煤效率和节水效能，降低发电煤耗和利用低热值劣质煤炭，通过降低发电煤耗，减少CO2的排放，采取脱硫、脱氮等技术，控制NOx和SO2产生量。2010年，我国发电煤耗为335gce/kW·h，与国际先进水平相比高约40gce/kW·h，按发电煤耗平均降10gce/kW·h计算，到2015年，发电用煤可节约6000万tce，减排CO2 1.6亿t、SO2 150万t、NOx 60万t。

　　近年来，我国锅炉燃煤技术取得很大进展，工业锅炉和生活锅炉能源利用效率不断提高，但我国燃煤工业锅炉整体装备和使用状态仍远低于国外同类产品水平。我国燃煤工业锅炉数量多，平均蒸发量小，平均热效率只能达到设计水平的65%，污染物低空排放，排放总量大。据测算，我国工业锅炉每年排放SO2、烟尘、NOx分别为600万t、400万t、190万t，SO2、烟尘排放量占全国总量的25%、40%，CO2排放量约10亿t。燃煤工业锅炉也是目前节能潜力和污染物减排潜力的重点领域，因此要加快淘汰落后小锅炉，改造现有燃煤工业锅炉，运用小型煤粉燃烧技术、回燃式抛煤机锅炉及关键技术、链条锅炉分层给料和变负荷控制技术、全程优化配风及运行自动诊断控制技术、燃用水煤浆技术、烟气除尘脱硫一体化技术等，提高燃煤效率，节约煤炭消耗，最大程度控制CO2、SO2、NOx、烟尘的排放量。

　　发展现代煤化工是我国煤炭清洁利用的重要发展方向。近年来，我国现代煤化工技术的不断发展和成熟，将煤炭资源转化为甲醇、二甲醚、油品、甲烷气等低碳替代能源和其他低碳化工产品，是煤炭利用低碳化发展的重要方向，随着一批煤制醇醚、煤制油、煤制天然气及煤制烯烃示范项目投入运营，规模化发展现代煤化工产业已成为可能。因此，要按照低碳经济发展理念统筹规划煤化工产业，以先进成熟技术为依托，树立循环经济理念，提高煤炭转化效率，不断延伸煤化工产业链条，加强IGCC和煤基多联产的研发、示范和应用。

　　4.3  实施CO2捕集、利用与封存

　　从发电和煤化工产品生产过程对CO2进行捕获封存，实现CO2近零排放，是世界各国现阶段正在开展的重大技术研究，我国碳捕集和封存尚处于实验室阶段。对于我国这样一个以煤炭为主要能源消费结构的国家，实现CO2气体的利用与封存并举、减排与效益双赢，在CO2高效利用中实现其永久封存，应用前景极为广阔，必将成为我国碳减排和应对气候变化的重要技术选择。国家应积极开展CO2捕获和封存研究，安排相关的可研工作和试验工程，重点研究CO2分离、富集、输送、封存过程的有关问题，广泛开展国际技术合作，逐步建立适合我国国情的碳隔离技术体系。

　　5  促进煤炭资源开发利用低碳化发展的建议

　　气候变化问题将对我国未来二三十年的能源消费总量和结构产生刚性约束作用，并将对能源技术发展方向产生重大影响。我国自然禀赋、社会基础、经济发展阶段和能源结构现状，决定了煤炭资源开发利用低碳化发展是我国当前和长远的战略选择。煤炭资源开发利用低碳化发展涉及到ZF、企业、公众等多个利益相关主体，必将会引起政策、制度安排、生产方式和消费模式的变革，需要在各个方面加以综合协调。为了更好促进煤炭资源开发利用低碳化发展，本文提出如下建议。

　　5.1  制定煤炭资源开发利用低碳化发展规划，形成低碳发展的长效机制

　　坚持规划先行的原则，国家要制定相关规划，把低碳发展作为建设资源节约型、环境友好型社会的重点内容，将“低碳化”作为经济发展的战略目标，统筹煤炭资源开发利用低碳化发展，规范ZF监管和企业行为，增加规划开展的透明度，接受社会公众监督。要明确发展思路、原则和发展目标，确保规划的科学性、前瞻性、指导性，扎实推进煤炭资源开发利用低碳化发展工作的顺利开展。

　　5.2  加快低碳能源技术发展和创新体系建设

　　要充分发挥科技进步在煤炭资源开发利用低碳化发展进程中的先导性和基础性作用，加快科技创新和技术引进，建立起与促进煤炭资源开发利用低碳化发展相适应的技术支撑体系和高效灵活的技术创新体系，大力发展新能源技术和节能新技术，重点加大煤炭高效开采技术及配套装备、重型燃气轮机、整体煤气化联合循环、高参数超（超）临界机组、超临界大型循环流化床、烟气脱硫脱硝技术等高效发电技术与装备，开发以煤气化为基础的多联产系统技术、CO2捕获及利用、封存技术等。

　　5.3  完善产业准入体系

　　从能效和环保两方面入手，完善煤炭利用设备的节能和环保标准，以高效能、低耗水、零排放、增产不增污为目标，建立技术水平、生产规模、能效和环保技术等市场准入条件，制定有利于提高效率、降低污染的政策和措施，完善燃煤发电、煤炭转化、燃煤工业锅炉等煤炭利用方向的产业准入体系，倡导和鼓励企业采用先进、节能和环保技术，继续改造原有生产系统，提高增量的清洁利用水平。

　　5.4  加大煤炭资源开发利用低碳化发展在资金和政策上的支持力度

　　煤炭资源开发利用低碳化发展是涉及到多行业、多领域、多部门、多学科的系统性工程，各项技术的研发、各个产业的升级改造，都需要大量的资金投入，国家要建立促进低碳经济发展的财税政策，采取财政补贴、预算拨款、税收减免等一系列政策。鼓励和引导金融机构对符合条件的项目提供信贷支持，支持符合条件的企业发行企业债券、中期票据、短期融资券、企业集合债券和上市融资，确保低碳经济发展的资金投入。进一步完善各类相关节能优惠政策和行业节能标准，严格执行现行有关控制能源消费污染物排放的政策。

　　5.5  建立碳排放交易制度

　　逐步建立国内碳排放交易制度。国内碳排放交易制度的建立，需要首先确定交易规则、参与对象范围、碳排放基准线、碳排放量的核准和碳交易价格形成机制等基本问题。对于区域性碳排放权交易，开始时应建立在企业或个人自愿的基础上。随着全国碳排放权交易市场的建立，国家通过设定合理的碳排放收费标准，推动碳排放权交易市场的发展，利用市场机制实现碳减排。

　　参考文献：

　　[1]  中共中央关于制定国民经济和社会发展第十二个五年规划的建议 [M]. 北京：人民出版社，2010.

　　[2]  张国宝.中国能源发展报告2010 [M]. 北京：经济科学出版社，2010.

　　[3]  黄盛初.2010中国煤炭发展报告 [M]. 北京：煤炭工业出版社，2010.

　　作者简介：史志斌（1971-），山西大同人，高级工程师，主要从事能源产业政策研究和煤炭企业战略规划研究。

作者：国家安全生产监督管理总局研究中心 史志斌 来源：《煤炭经济研究》2011年第05期

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