“雙碳”目標(biāo)之下，煤炭行業(yè)再次被推到了風(fēng)口浪尖。
在“雙碳”目標(biāo)下，煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中究竟占什么地位？還要不要繼續(xù)發(fā)展和提升煤炭產(chǎn)業(yè)？帶著諸多疑問(wèn)，《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》記者在7月13日于陜西榆林舉行的中國(guó)縣域礦業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展百人論壇暨黃河幾字彎礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與治理研討會(huì)上，采訪了中國(guó)工程院院士、西安科技大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任王雙
1.“雙碳”目標(biāo)下煤炭主體能源位置不會(huì)改變
“在‘雙碳’目標(biāo)下，我國(guó)的煤炭主體能源位置不會(huì)改變。”王雙明說(shuō)，據(jù)中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，到“十四五”末，全國(guó)煤炭消費(fèi)量將控制在41億噸左右，年均消費(fèi)增長(zhǎng)1%左右。“十四五”及今后較長(zhǎng)一個(gè)時(shí)期，能源需求保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，煤炭在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重將下降，但其主體地位和作用還很難改變。
王雙明認(rèn)為，要從多個(gè)維度和角度出發(fā)，對(duì)“雙碳”目標(biāo)下的煤炭主體能源位置進(jìn)行再認(rèn)識(shí)。
一是我國(guó)“富煤、缺油、少氣”的資源稟賦，決定了煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的主體地位。從儲(chǔ)量來(lái)看，根據(jù)自然資源管理部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年，我國(guó)石油、天然氣剩余可采儲(chǔ)量分別為35億噸、5.7萬(wàn)億立方米，分別可用17.5年、35年，而煤炭查明可采儲(chǔ)量為17085億噸，可采年限約170年。
二是以煤為主長(zhǎng)期未變的消費(fèi)歷史，體現(xiàn)了煤炭的主體地位。煤炭當(dāng)前仍然是發(fā)電最主要的能源，在全球總發(fā)電量中占比超過(guò)36%。
三是超低排放燃煤發(fā)電技術(shù)鞏固了煤炭主體地位。河北省環(huán)境監(jiān)測(cè)中心監(jiān)測(cè)報(bào)告顯示，國(guó)華三河電廠改造后4臺(tái)機(jī)組的煙塵、二氧化硫、氮氧化物排放濃度低于京津冀5、35、50毫克/標(biāo)立方米超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求和國(guó)家燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組10、100、200毫克/標(biāo)立方米的大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，而成本為燃?xì)獍l(fā)電的1/2。
四是煤制油規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)提升了煤炭主體地位。2008年12月31日，神華100萬(wàn)噸/年煤直接液化項(xiàng)目在鄂爾多斯一次投料試車成功；2015年8月，陜西未來(lái)化工100萬(wàn)/年噸煤炭間接液化項(xiàng)目在榆林建成投產(chǎn)；2016年12月，神華寧煤集團(tuán)400萬(wàn)噸/年煤炭間接液化項(xiàng)目在寧夏建成投產(chǎn)。
五是煤制油氣和利用技術(shù)創(chuàng)新必將延長(zhǎng)煤炭主體地位。富油煤采用中低溫?zé)峤饪梢孕纬蓺?、液、固三種物質(zhì)，將煤轉(zhuǎn)化成油、氣以及可替代無(wú)煙煤和焦炭的半焦。西部富油煤資源豐富，具有替代油氣的巨大潛力。
在現(xiàn)實(shí)情況中，我國(guó)的煤炭主體地位的確沒(méi)有動(dòng)搖。據(jù)統(tǒng)計(jì)，近10年來(lái)，煤炭在我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的占比每年下降0.8-1個(gè)百分點(diǎn)，2020年占比仍然在50%以上。
王雙明坦言，“十四五”時(shí)期嚴(yán)控煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)，“十五五”時(shí)期逐步減少。到碳達(dá)峰時(shí)，非化石能源占一次能源消費(fèi)比重將達(dá)到25%。天然氣占比達(dá)到15%，石油占比15%~16%，而煤炭仍將占比45%左右。
“煤炭超低排放+二氧化碳利用、封存=清潔低碳。煤炭資源經(jīng)濟(jì)安全、清潔高效、儲(chǔ)運(yùn)便利，主動(dòng)權(quán)可牢牢掌握在自己手中。同時(shí)，煤炭資源總量豐富，替代油氣潛力巨大?！蓖蹼p明表示。
2.綠色開(kāi)采破解安全兜底與生態(tài)保護(hù)矛盾
毋庸置疑，做好煤炭文章是保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)安全的重大需求。關(guān)于煤炭在我國(guó)能源安全中的重要地位，黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人多次進(jìn)行了強(qiáng)調(diào)。
“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)中提出實(shí)施能源資源安全戰(zhàn)略：堅(jiān)持立足國(guó)內(nèi)、補(bǔ)齊短板、多元保障、強(qiáng)化儲(chǔ)備，完善產(chǎn)供銷體系，增強(qiáng)能源持續(xù)穩(wěn)定供應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)管控能力，實(shí)現(xiàn)煤炭供應(yīng)安全兜底、油氣核心需求依靠自保、電力供應(yīng)穩(wěn)定可靠。夯實(shí)國(guó)內(nèi)產(chǎn)量基礎(chǔ)，保持原油和天然氣穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)，做好煤制油氣戰(zhàn)略基地規(guī)劃布局和管控。加強(qiáng)煤炭?jī)?chǔ)備能力建設(shè)。
“要求實(shí)現(xiàn)煤炭供應(yīng)安全兜底，對(duì)煤炭行業(yè)而言，責(zé)任更大，要求更高。這也充分體現(xiàn)了煤炭的特殊作為和地位?！蓖蹼p明說(shuō)，我國(guó)煤炭資源賦存情況是西部多、中部富、東部趨于枯竭。以大興安嶺-太行山沿線為界，中東部是煤炭需求量較大的地區(qū)，但1000米以淺經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量趨于枯竭。新疆煤炭?jī)?chǔ)量高達(dá)2萬(wàn)億噸左右，但由于距離太遠(yuǎn)，使用困難，遠(yuǎn)煤解不了近憂。而黃河幾字彎地區(qū)有六大煤炭基地，占全國(guó)煤炭產(chǎn)量的40%左右。要實(shí)現(xiàn)煤炭供應(yīng)安全兜底，就必須開(kāi)發(fā)黃河流域的煤炭資源。
然而，一個(gè)無(wú)法回避的現(xiàn)實(shí)是，黃河流域處于干旱-半干旱地區(qū)，干旱少雨，水土流失嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境脆弱。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì)報(bào)告顯示，位于黃河流域的山西、陜西、內(nèi)蒙古、寧夏、甘肅地區(qū)，探明煤炭資源儲(chǔ)量占全國(guó)的2/3，水資源卻不到全國(guó)總量的1/25。
“綠色開(kāi)采是做好黃河流域煤炭文章的基礎(chǔ)，而黃河流域煤炭的開(kāi)采首要解決的是采動(dòng)隔水性變化難題。”王雙明表示，植被適生水位是維系生態(tài)環(huán)境的重要地質(zhì)條件。黃河流域地表生態(tài)與地下水埋深關(guān)系密切，水位既不能太淺、也不可太深。埋深如果小于1.5米，蒸發(fā)量過(guò)大就會(huì)形成鹽漬化；若是大于15米，地表出現(xiàn)沙化，兩種情況均不利于植物生存。地下水埋藏在1.5~5米范圍，草本植物、喬灌木、農(nóng)作物才能正常生長(zhǎng)，城市、農(nóng)業(yè)等用水才能得到保障。
王雙明坦言，黃河流域礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的核心是保護(hù)地表生態(tài)系統(tǒng)，地表生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)的核心是控制地下水位不發(fā)生明顯下降。而采動(dòng)隔水性變化是黃河流域生態(tài)環(huán)境損害的根源。采掘工程形成空間，應(yīng)力場(chǎng)變化產(chǎn)生動(dòng)力，隔水層損害產(chǎn)生通道，地下水流向采空區(qū)導(dǎo)致水位下降和生態(tài)退化。
針對(duì)這一困局，王雙明認(rèn)為，減損開(kāi)采地質(zhì)保障是綠色開(kāi)采的重要支撐。要以煤水空間組合特征研究為基礎(chǔ)，以揭示采動(dòng)地質(zhì)條件變化規(guī)律為途徑，以減損地質(zhì)工程為支撐，以防止隔水巖組破壞為目標(biāo)，以保護(hù)生態(tài)水位為核心，構(gòu)建采煤與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展技術(shù)體系。采動(dòng)地質(zhì)條件變化規(guī)律是指導(dǎo)綠色開(kāi)采的理論基礎(chǔ)。要加強(qiáng)對(duì)隔水性穩(wěn)定區(qū)、隔水性變化區(qū)、隔水性損害區(qū)、貧水或無(wú)水區(qū)的研究。減損地質(zhì)工程是綠色開(kāi)采的重要技術(shù)支撐。對(duì)隔水性穩(wěn)定區(qū)減沉開(kāi)采，對(duì)隔水性變化區(qū)減損開(kāi)采，對(duì)隔水性損害區(qū)保水開(kāi)采，對(duì)貧水或無(wú)水區(qū)訪崩塌開(kāi)采。
3.低碳利用是做好黃河流域煤炭文章的核心
在“雙碳”目標(biāo)下，在做好黃河流域煤炭綠色開(kāi)采的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)該區(qū)域煤炭資源的低碳高效利用，才是最終的目標(biāo)。
“低碳利用是做好黃河流域煤炭文章的核心?！蓖蹼p明表示，通過(guò)大幅度減少或禁用化石能源實(shí)現(xiàn)碳中和不符合中國(guó)能源資源國(guó)情。我們要科學(xué)認(rèn)識(shí)碳中和，著力實(shí)現(xiàn)排放與固碳用碳平衡。
煤炭是石油工業(yè)之母。而科學(xué)高效利用西部的富油煤資源，無(wú)疑是低碳利用的一個(gè)新方向。據(jù)了解，富油煤最早于1850年發(fā)現(xiàn)于蘇格蘭的托班山附近，稱為托班煤。人們發(fā)現(xiàn)能從這種煤中提煉出“石蠟油”，煤油也就由此而得名。同時(shí)，用煤造石油也就成了當(dāng)時(shí)歐美的主要工業(yè)。
“焦油產(chǎn)率在12%的叫高油煤、7-12%的叫富油煤、7%以上的叫含油煤，而廣義上焦油產(chǎn)率在7-12%之間的煤炭資源通稱為富油煤?！蓖蹼p明說(shuō)，富油煤是集煤油氣屬性為一體的能源資源，是一種中低成熟度的煤基油氣資源，簡(jiǎn)單說(shuō)就是煤化過(guò)程突然斷了，其中的油和氣還沒(méi)有完全跑出來(lái)。若能通過(guò)技術(shù)手段提取這部分油、氣，即可增加我國(guó)油氣資源供應(yīng)。但富油煤資源長(zhǎng)期未得到正確認(rèn)識(shí)。我們要重新科學(xué)認(rèn)識(shí)富油煤。
據(jù)有關(guān)勘探成果顯示，我國(guó)西部富油煤儲(chǔ)量豐富，資源量大約有5000億噸，主要賦存于陜西、內(nèi)蒙古、甘肅等地。煤中潛在的油資源量約500億噸，氣資源量約75萬(wàn)億立方米，相當(dāng)于目前三大石油公司探明油氣剩余可采儲(chǔ)量的10倍之多。
“我國(guó)富油煤產(chǎn)業(yè)規(guī)模化發(fā)展具備資源基礎(chǔ)。梯級(jí)利用富油煤，實(shí)行熱解氣化一體化，可以大幅度提效減碳?！蓖蹼p明表示，實(shí)行半焦保濕氣化，能效可以達(dá)到82.57%。而能效每提高1%，碳排放可減少1.24%。
“地面原位熱解，提油留碳前景可期?！闭勂鸺夹g(shù)問(wèn)題時(shí)，王雙明表示，地表施工鉆孔，通過(guò)高溫氣體、下伏煤層自然、核能或大功率電加熱等方式，將煤熱解提出油氣，固定碳留在地下。對(duì)正在生產(chǎn)的煤礦，則可以進(jìn)行“煤炭采掘工程+油氣加熱技術(shù)+區(qū)域密封=提取油氣留碳”的煤基油氣新探索。
同時(shí)，王雙明還對(duì)二氧化碳資源化利用充滿了信心。他表示，通過(guò)二氧化碳和甲烷干重整、利用焦炭或蘭炭將二氧化碳還原利用、二氧化碳加氫制備甲醇、二氧化碳用于氣化爐載氣、以二氧化碳為原料生成碳酸二甲醇、二氧化碳合成依稀等方面的研究創(chuàng)新，二氧化碳資源化利用前景可期。
“500米左右可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳煤層注入，300米以淺煤層自然封存二氧化碳。甘肅窯街煤礦在1978年5月24日突出二氧化碳24萬(wàn)立方米，1980-1985年抽放二氧化碳134萬(wàn)立方米。煤樣實(shí)測(cè)二氧化碳吸附量為33立方米-36立方米/噸，工作面二氧化碳抽采表明噸煤含量不小于50立方米。陜北榆神礦區(qū)深部代表性工作面發(fā)育碎漲裂隙的巖石體積巨大，上覆紅土最大厚度100米，前景看好?！蓖蹼p明說(shuō)。
王雙明最后表示，開(kāi)發(fā)黃河流域煤炭資源是保障國(guó)家能源安全的重大需求，做好煤炭綠色開(kāi)采清潔低碳利用文章，是黃河流域高質(zhì)量發(fā)展必須破解的重大技術(shù)難題。而科學(xué)利用煤炭油氣資源屬性，創(chuàng)新富油煤梯級(jí)利用和采空區(qū)碳封存技術(shù)，是黃河流域煤炭綠色開(kāi)發(fā)面臨的挑戰(zhàn)，也是煤炭產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型煤基油氣產(chǎn)業(yè)的重大機(jī)遇。
（本文刊登于2021年7月19日《中國(guó)礦業(yè)報(bào)》第1版）
