我國能源格局：二十年內仍將以煤炭為主

□劉晶晶

煤炭是我國工業化進程中的基礎性能源，我國是世界上少數幾個能源以煤為主的國家之一，也是世界最大煤炭消費國。中國煤炭工業協會數據表明，2013年全國煤炭消費量36.1億噸，同比增幅由前10年年均增長9%左右下降至2.6%左右，占一次能源總消費量的60%以上。

雖然煤炭產量和消費量同比增幅均大幅收窄，但我國以煤為主的能源格局短期難變。數據顯示，2012年，煤炭提供了電力燃料的75%、鋼鐵用能的85%、建材用能的71%、化工用能的40%。從消費結構上看，電力用煤占52.9%，鋼鐵用煤占15.3%，建材用煤占16.1%，化工用煤占6.6%，其他用煤占9.1%。

國家發改委能源研究所副所長戴彥德推算，以2013年我國總的能源消耗總量36.1億噸標準煤為基準，到2050年，我國的能源消耗總量起碼要控制在65億噸標準煤以內，形成煤炭、油和氣、核電等多種能源共存的格局。即使做出很大努力，煤炭的絕對年消耗量也難以減下去。

煤炭長期大規模開發利用也帶來了一系列問題。一是煤炭資源開發條件變差。我國53%的煤炭資源埋深在1000米以下，褐煤和低變質程度煙煤占55%，優質煤炭資源逐年減少，開發重心逐步向西部轉移。二是煤炭科學產能比重較低。滿足安全、高效、綠色開采條件的科學產能僅占1/3，這也是煤礦事故頻發的主要原因。三是煤炭輸配不合理，煤炭調運形勢緊張；四是煤炭利用效率低。發電及供熱平均綜合利用效率僅為40%左右，比發達國家低10個百分點。

尤為緊迫的是，煤炭屬于高碳能源，我國又以碳排放系數最高的煤炭為主，污染十分嚴重。有統計顯示，在主要污染物排放中，燃煤排放的二氧化硫占90%，氮氧化物占75%，總懸浮顆粒物占60%。同時，每年還要排放數億噸廢渣，重金屬超過2萬噸，對人體危害很大。燃煤帶來的嚴重環境污染，必須引起重視。

厚積薄發，我國清潔煤電前沿技術的研發和應用探索

事實上，近二十年來我國一直都沒有停止對清潔煤電前沿技術的研發和應用探索。

2010年，國家能源局組織成立了“國家700℃超超臨界燃煤發電技術創新聯盟”，設立了“國家700℃超超臨界燃煤發電關鍵技術與設備研發及應用示范”項目。由華能集團清潔能源研究院牽頭，同時承擔我國首個關鍵部件驗證試驗平臺的建設及運行工作。包括中國電力工程顧問集團公司在內，項目參與單位幾乎囊括了我國發電行業、動力裝備制造行業、材料行業等多個相關基礎行業的重點單位。

據了解，先進的700℃超超臨界燃煤發電技術是目前歐洲、美國、日本等發達國家和地區積極發展的商業化規模應用清潔燃煤發電技術。該技術將目前最先進的超超臨界發電機組主蒸汽溫度從600℃提高到700℃以上，發電效率接近甚至超過50%，耗煤量及碳排放量將減少約30%，NOχ、SO2、粉塵等污染物的排放大幅減少。

該聯盟試驗平臺依托華能南京電廠建設，目前已完成試驗平臺的詳細設計及施工設計，正在進行材料及閥門等鎳基高溫合金部件的生產、制造和采購工作，按計劃將于2014年下半年進行安裝，2015年6月前完成運行調試并開始相關試驗工作。該平臺建成后將成為我國首座700℃超超臨界燃煤發電關鍵部件驗證試驗平臺，達到國際領先水平，更好地推動700℃材料測試、關鍵部件開發工作，為我國爭取建造世界首臺700℃超超臨界燃煤發電機組奠定基礎。

在另一高新清潔煤電技術領域，我國自主知識產權首座250MWIGCC示范電站2012年在華能集團天津濱海建成投產，這是我國“十一五”863計劃重大項目的顯著成果之一，標志著我國已成為世界上為數不多掌握大型IGCC電站的系統設計、汽化、凈化、空分、余熱鍋爐和汽輪機發電系統關鍵技術的國家之一，這一重大突破將大大提升我國在節能減排和應對全球氣候變化問題上的國際影響力和話語權。而整體煤氣化聯合循環發電（IGCC）是世界公認的清潔、高效煤基發電主要技術途徑之一，效能與超超臨界技術不相上下。

作為天津IGCC電站核心技術之一的兩段式干煤粉加壓汽化技術，同樣達到國際先進水平，該技術采用干煤粉上下兩段進料，應用兩段分級汽化原理，其煤種適應范圍廣、氧耗低，碳轉化率大于99%，冷煤氣效率80%～85%，煤氣有效氣體成分約90%。目前已逐步應用到陜西府谷恒源、四川金象、江蘇淮河化工、青島三力、河北辛集化工等多個項目中，并出口美國，進入發達國家能源市場。

節能減排，壓力與動力并存

CO2等溫室氣體減排是目前國際社會關注焦點，是能源和環境領域面臨的熱點問題。我國是世界上CO2排放量最大的國家，且以煤為主的能源結構將長期存在，因此我國應對氣候變化的壓力也越來越大，CO2排放問題將成為制約我國燃煤發電可持續發展的瓶頸之一。碳捕集、利用與封存技術作為一項新興的、具有大規模CO2減排潛力的技術，有望實現化石能源的低碳利用，被認為是應對全球氣候變化、控制溫室氣體排放的重要技術之一。

我國在溫室氣體減排技術方面，自主開發了適合于電廠煙氣特點的CO2捕集與處理技術，能有效應對電廠煙氣中CO2濃度低、O2含量和粉塵濃度高等不利條件，實現CO2的高效、低能耗捕集。2008年我國第一套燃煤電廠CO2捕集裝置——華能北京3000噸/年CO2捕集試驗示范裝置建成，標志著我國CO2捕集技術在燃煤發電領域首次得到應用。2009年建成投運世界最大的燃煤電廠CO2捕集工程——華能上海12萬噸/年CO2捕集工程，標志著該技術具有了在燃煤電廠大型化的能力，使我國在該技術領域達到了世界領先地位。

清能院院長許世森向記者透露，2012年，清能院參與挪威石油公司百萬噸燃機煙氣CO2捕集工程的投標，建成了中國第一套燃氣煙氣CO2捕集裝置（1000噸/年），并完成3000小時的連續運行測試，系統運行和排放指標達到北歐最為嚴格的質量環保標準。2014年，清能院在華能長春熱電廠建成我國首套嚴寒地區1000噸/年CO2捕集裝置，該裝置在原有技術基礎上，采用了清能院最新開發的捕集工藝及吸收溶劑，完全適應東北嚴寒氣候及機組長期低負荷運行特點。在節能減排的目標下，我國科研工作者化壓力為動力，突破了眾多的難關，為全球低碳作出貢獻。

煤電一體化，助力中國能源綠色浪潮

然而“市場煤”和“計劃電”這兩個煤電行業外部矛盾并沒有完全得到解決。在煤炭工業發展“十二五”規劃中，國家能源局表示，煤電矛盾讓市場解決，鼓勵煤電一體化。國內五大發電集團紛紛通過收購兼并、煤電一體化以及與大型煤炭企業戰略合作等手段加大對煤炭產業的投資開發力度，借此增強企業的煤炭資源控制力，提高盈利能力和議價能力。相對于其他發電模式而言，煤電一體化項目的經濟優勢也就顯現出來了。

拿華能“伊敏模式”來說，伊敏煤電公司打破電廠與煤礦的傳統行業限制，充分發揮資源優勢，建設坑口電站，合理配置資源比例，煤礦與電廠同步設計、同步建設、同步投產，使煤、電產業協調、有序、可持續發展；充分發揮管理優勢，在體制上實現煤礦、電廠統一管理、統一經營、統一核算，形成“兩翼一體”的“扁平化”管理模式；堅持發展循環經濟，利用露天礦與電廠間8.5公里的輸煤走廊，實現“煤不落地”封閉輸煤；煤炭生產用電由自己的電廠直接提供，節約了煤炭生產成本；采煤疏干水通過地下管路送到電廠用作循環冷卻水，每年重復利用疏干水1300萬噸～1800萬噸；發電燃煤灰渣分級后用于制磚、生產水泥，進行綜合利用后與采煤剝離物混合返排回露天礦采空區；在煤炭生產過程中，將剝離出的地表腐殖土收集起來單獨存放，在排土場達到設計標高后覆蓋腐殖土，種草、種樹，恢復植被，減少建造大型儲煤場和存灰場地對周圍環境所造成的污染；發電余熱進入生產區域及城鎮居民生活區采暖系統；生產、生活污水在經過污水處理系統處理后，全部達標并通過地下管道引入電廠冷卻水系統，從而實現了電、煤、灰、水、土、熱之間的科學循環利用。“伊敏模式”的經濟優勢不言而喻。

對國家而言，我國能源資源稟賦與負荷中心呈逆向分布，發展煤電一體化項目，變輸煤為輸電，對優化我國資源配置意義重大。縱觀全國電網建設布局，有條件開展煤電一體化項目的煤炭基地幾乎都被規劃為重要的電源支撐點。可以說，煤電一體化為全國大電網布局奠定了基礎，為實現國家層面的資源優化配置提供了前提，更為中國能源綠色浪潮提供了助力。