全球能源安全的“断裂”与“缝合”
深度阅读2023-03-24
今年的政府工作报告指出，“推动发展方式绿色转型。”“推进煤炭清洁高效利用和技术研发，加快建设新型能源体系。”
日前，中国工程院院士、华北电力大学教授、新能源电力系统国家重点实验室主任刘吉臻，中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛世荣在接受人民网等媒体采访时表示，加快建设新型能源体系，要立足我国基本国情，加大技术研发，以煤炭清洁高效利用保障国家能源安全。同时，加快推动煤炭与新能源深度融合发展，推动多能互补，实现多种能源耦合发展，统筹能源安全稳定供应和绿色低碳发展。
推动煤炭与新能源深度融合发展
“构建新型能源体系，既要发挥能源对经济社会发展的支撑作用，也要符合我国应对气候变化、走向绿色低碳的发展战略，同时也要适应当今科技发展、政治经济环境的变化。”刘吉臻表示，该体系涉及方方面面，最基本特征是要符合清洁、低碳、安全、高效目标，具体到电力行业，要构建以新能源为主体的新型电力系统。
在葛世荣看来，“清洁、低碳、安全、高效”这8个字在新型能源体系里很重要，它们的顺序也更重要。首先要考虑我国能源安全，再兼顾环境安全。要在保障能源安全的基础上，再确定非化石能源和化石能源所承担的保供比例。
对于煤炭在新型能源体系中的地位和作用，刘吉臻认为，这些年，中央多次给出了明确的定位，要先立后破，社会对煤炭的地位和作用以及发展路径共识度也越来越高。要认识到我国基本的国情和资源禀赋，也要看实现碳达峰碳中和目标的历史进程和阶段性。
国家能源局发布的数据显示，截至2022年底，我国风电、光伏发电装机突破了7亿千瓦;我国可再生能源装机突破12亿千瓦，超过全国煤电装机。2022年，我国风电、光伏发电量占全社会用电量的13.8%，占全社会用电量近60%的是煤电。
“目前，在我国能源结构中煤炭发挥着主导作用。就发电量而言，尽管风电、光伏装机容量很大，但发电量并不大。”刘吉臻表示，为保障能源安全可靠稳定供应，目前，煤炭支撑性、压舱石作用不能动摇。要采取措施加快煤炭绿色低碳发展，无论是煤炭开采应用，还是燃煤发电技术更加高效、清洁，再加上碳捕获、利用与封存(CCUS)技术，要减少煤炭应用总量，用最小量煤炭支撑更大规模新能源发展。
“构建新型能源体系，煤炭一定要和新能源深度融合发展，要实现多元互补、源网协同、供需互动，电力系统也要走向灵活、智能。”刘吉臻强调，我国最终实现能源绿色低碳转型发展，一是产业结构要实现革命性变革，经济GDP增长不再依赖能源支撑。二是科学技术要有颠覆性突破。三是全社会能源、消费、文化与生态发生变革。用户侧要从目前的源随荷动逐渐过渡到供需互动，最后实现荷随源动，要树立电源至上，实现社会能源消费方式的变革。
葛世荣对此表示认同，他认为，新型能源体系是基于我国能源资源禀赋的多元协同体系，包括化石能源和非化石能源融合，非化石能源里可再生能源与核能、其他能源融合，核心是安全，兼顾低碳，从而实现碳达峰、碳中和目标。同时，提高能效、降低能耗也是构建新型能源体系的重要方面。尽管2022年我国万元GDP能耗比上年下降0.1%，但仍比世界平均能耗水平高50%，如果我国单位GDP能耗可以达到世界平均水平，二氧化碳排放就会下降很多。因此，节能也是新型能源体系的重要内涵之一。
“不能把新型能源体系单纯的认为是能源生产体系，应该包括用能体系、节能体系。”葛世荣说，新型能源体系首要任务是保证能源安全，通过煤炭清洁高效利用、节能等技术，使其保障国家能源安全的同时可以清洁低碳发展。
以技术创新推进煤炭清洁高效利用
数据显示，煤炭是我国的主体能源，2022年国内煤炭总产量约44.5亿吨，煤炭消费量占我国一次能源消费总量的56.2%。
“对一个国家来说，如果某种能源品种的比例占到50%以上，它就是一种战略性能源。”葛世荣强调，据测算，一吨标准煤大概有2.6吨的二氧化碳排放。对于我国而言，煤炭清洁高效利用非常重要。
刘吉臻表示，我国燃煤发电的目标是安全、高效、清洁。当前，我国燃煤发电装备和技术取得了显著的进步，逐步实现了国产化自主化，核心技术基本掌握在自己手中，有很多技术也走到了世界前列。
比如，百万千瓦超超临界机组的研发制造和应用，度电煤耗等技术指标达到世界领先水平，节能减排效益巨大。同时，二次再热、超净排放、CCUS等技术在燃煤火电中也得到了很好的应用。
记者梳理，“十三五”以来，我国推动了大型燃煤电站的清洁化改造，煤电机组排放的烟尘、氮氧化物、二氧化硫等大气污染物不到全社会总量的10%，我国已建成全球最大的清洁煤电供应体系。
值得注意的是，“目前，我国燃煤电厂尤其是大型燃煤电厂的粉尘、氮氧化物和硫化物的排放已经是超低排放，有些燃煤电厂比燃气电厂的排放还要低，但二氧化碳排放的问题还没解决。”葛世荣说，未来煤炭清洁高效利用重点的是降低二氧化碳排放，要改变固态燃烧这一传统的煤炭利用方式，采取颠覆性技术，进行技术变革，比如发展地下煤层原位采油、采气等。
“在煤制气领域，目前主要是煤炭开采出来后，实施地面煤气化，煤气化后可以制氢(灰氢)。天然气被认为属于清洁能源，煤制气就属于煤炭清洁高效利用工艺，但地面煤制气的二氧化碳排放问题依然存在。”葛世荣说，中国矿业大学40年前就开始研究地下煤炭气化技术，即煤炭直接在地下原位进行气化，将约65%的二氧化碳暂时封存在地下气化腔里。煤炭地下气化后，再用这些二氧化碳制甲醇或者其他化学品，意味着煤气化的工艺变成了接近零排放的制氢和制甲醇工艺。煤炭地下气化生产合成气，再利用整体煤气化联合循环发电系统(IGCC)发电，是低碳排放的火电生产流程。
除了煤制气之外，葛世荣表示，去年国家能源集团研发成功煤基纳米碳氢燃料发电技术，也是推动煤炭清洁高效利用的一项新成果，应用前景广阔。“该技术将煤炭制成纳米级煤粉，将加入2%的添加剂，制成含水50%的富氢纳米水煤浆，成为纳米碳氢燃料，可以使发电煤耗降低50克/千瓦时，降低二氧化碳排放120克/千瓦时，污染物超低排放。”葛世荣说。
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