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院士谈新型能源体系建设:以煤炭清洁高效利用保障国家能源安全

  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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