王雙明院士：“煤炭兜底”與“綠色低(dī)碳”并行不悖

發布時間：2021-07-20

來源:中國(guó)能(néng)源報(bào)

中國(guó)煤炭工(gōng)業(yè)協會(huì)預測顯示：到(dào)“十四五”末，全國(guó)煤炭消費(fèi)量将控制在41億噸左右，年(nián)均消費(fèi)增長(cháng)1%左右。“十四五”及今後較長(cháng)一(yī)個(gè)時期，能(néng)源需求保持穩定增長(cháng)，煤炭在一(yī)次能(néng)源消費(fèi)結構中的比重将下(xià)降，但其作為(wèi)我國(guó)兜底保障能(néng)源的地位和作用還(hái)很難改變。

　　未來用煤從(cóng)哪裡(lǐ)來？中國(guó)工(gōng)程院院士、西(xī)安科技(jì)大學學術(shù)委員(yuán)會(huì)主任王雙明表示，我國(guó)煤炭賦存具有“西(xī)部多(duō)、中部富、東部趨于枯竭”的特征。以大興安嶺-太行山沿線為(wèi)界，中東部是煤炭需求量較大的地區，但1000米以淺經濟可采儲量趨于枯竭。新疆煤炭儲量高(gāo)達2萬億噸左右，由于距離太遠(yuǎn)、使用困難，“遠(yuǎn)煤解不了近用”。因此，今後所需煤炭資源主要集中在晉陝蒙地區。“但同時，生(shēng)态環境對煤炭開(kāi)采利用的約束日益增長(cháng)，西(xī)部煤炭開(kāi)發與環境保護的矛盾尖銳。”

　　重點關注清潔利用技(jì)術(shù)的創新

　　在王雙明看(kàn)來，我國(guó)煤炭資源總量相(xiàng)對豐富，具有經濟安全、儲運便利等特征。即便到(dào)2030年(nián)碳達峰前後，煤炭的主體地位仍難以改變。

　　對此，王雙明從(cóng)開(kāi)采、利用兩個(gè)方面展開(kāi)說明。從(cóng)儲量來看(kàn)，根據自(zì)然資源管理部門(mén)的統計數據，2018年(nián)，我國(guó)石油、天然氣剩餘可采儲量分别為(wèi)35億噸、5.7萬億立方米，分别可用17.5年(nián)、35年(nián)，而煤炭查明可采儲量為(wèi)17085億噸，可采年(nián)限約170年(nián)。從(cóng)使用來看(kàn)，近10年(nián)來，煤炭占我國(guó)一(yī)次能(néng)源消費(fèi)的比重每年(nián)大約下(xià)降0.8-1個(gè)百分點。即便在新能(néng)源快速發展的情況下(xià)，2020年(nián)煤炭占比仍達到(dào)56.8%。“據此推算(suàn)，到(dào)2030年(nián)再下(xià)降9個(gè)百分點左右，煤炭占一(yī)次能(néng)源消費(fèi)的比重仍接近50%。”

　　王雙明認為(wèi)，經濟性也是影響能(néng)源利用的重要因素。“過去10年(nián)，新能(néng)源占我國(guó)一(yī)次能(néng)源消費(fèi)的比重每提高(gāo)1.2%，煤炭消費(fèi)占比就(jiù)下(xià)降1%。與此同時，新能(néng)源發電(diàn)投資大約增加600多(duō)億美元。從(cóng)經濟安全角度來說，煤炭作為(wèi)我國(guó)主體能(néng)源的地位短時間内也難改變。”

　　此外，清潔高(gāo)效利用技(jì)術(shù)将進一(yī)步支撐煤炭的主體地位。王雙明舉例，經超低(dī)排放(fàng)改造後的燃煤發電(diàn)機(jī)組，煙(yān)塵、二氧化硫及氮氧化物(wù)排放(fàng)量均大幅低(dī)于國(guó)家規定的燃氣發電(diàn)機(jī)組排放(fàng)标準，但成本隻有氣電(diàn)的1/2，經濟效益明顯。再如，我國(guó)煤制液體燃料已進入規模化工(gōng)業(yè)生(shēng)産階段，煤制油品質量高(gāo)、使用領域廣，用作航空發動機(jī)和火箭燃料試驗均取得成功。“距離達峰還(hái)有10年(nián)時間，在此期間，應重點關注煤轉化及清潔利用技(jì)術(shù)創新，以鞏固做好煤炭這篇文章。”

　　解決兜底保障與生(shēng)态保護的矛盾

　　做好兜底保障，目前也面臨考驗。王雙明坦言，綜合資源禀賦、開(kāi)采條件(jiàn)等現實因素，在今後較長(cháng)一(yī)段時期内，開(kāi)發晉陝蒙等西(xī)部煤炭資源，尤其是黃河流域資源成為(wèi)保障國(guó)家能(néng)源安全的重大需求。“然而，這些區域處于幹旱-半幹旱地區，生(shēng)态環境脆弱是最大制約。”

　　據中國(guó)工(gōng)程院統計報(bào)告，位于黃河流域的晉陝内蒙古甯甘地區，探明煤炭資源儲量占全國(guó)的2/3，水(shuǐ)資源卻不到(dào)全國(guó)總量的1/25。“黃河‘幾’字灣分布著(zhe)6個(gè)大型煤炭生(shēng)産基地，綠色開(kāi)采壓力很大。”王雙明表示，由于降雨量小(xiǎo)、蒸發量大，流域地表生(shēng)态與地下(xià)水(shuǐ)埋深關系密切，幾乎全靠地下(xià)水(shuǐ)資源維系生(shēng)态系統。“而且水(shuǐ)位既不能(néng)太淺、也不可太深。埋深如果小(xiǎo)于1.5米，蒸發量過大就(jiù)會(huì)形成鹽漬化；若是大于15米，地表出現沙化，兩種情況均不利于植物(wù)生(shēng)存。地下(xià)水(shuǐ)埋藏在1.5-5米範圍，草(cǎo)本植物(wù)、喬灌木(mù)、農作物(wù)才能(néng)正常生(shēng)長(cháng)，城(chéng)市(shì)、農業(yè)等用水(shuǐ)才能(néng)得到(dào)保障。”

　　然而，煤炭開(kāi)采卻對地下(xià)水(shuǐ)造成影響。王雙明表示，井工(gōng)開(kāi)采方式會(huì)形成大範圍采空區，相(xiàng)當于把開(kāi)采區域的地下(xià)挖空了。“沒有實施煤炭開(kāi)采前，煤層與地下(xià)含水(shuǐ)層之間的隔水(shuǐ)岩組可形成一(yī)定保護。采掘工(gōng)程在地下(xià)形成巨大空間，隔水(shuǐ)岩組遭到(dào)破壞，地下(xià)水(shuǐ)流向采空區，導緻水(shuǐ)位下(xià)降、生(shēng)态退化，地表生(shēng)态系統受損。”

　　為(wèi)解決上(shàng)述矛盾，王雙明提出，以減損地質工(gōng)程為(wèi)支撐，以防止隔水(shuǐ)岩組破壞為(wèi)目标，以保護生(shēng)态水(shuǐ)位為(wèi)核心，實現采煤與生(shēng)态環境保護協調發展。“維系地表生(shēng)态的核心是控制地下(xià)水(shuǐ)位不發生(shēng)明顯下(xià)降，西(xī)部煤炭資源綠色開(kāi)采必須做好地下(xià)水(shuǐ)保護，減損開(kāi)采地質保障是重要支撐。”

　　富油煤資源是低(dī)碳利用的新方向

　　記者了解到(dào)，黃河流域還(hái)是我國(guó)富油煤的主要産區，做好開(kāi)發利用對實現煤炭資源低(dī)碳利用、保障國(guó)家能(néng)源安全具有重要意義。 

　　王雙明介紹，富油煤是集煤油氣屬性為(wèi)一(yī)體的煤炭資源，但長(cháng)期以來未能(néng)得到(dào)科學認識和充分利用。“廣義上(shàng)，焦油産率大于7%的煤炭資源統稱為(wèi)富油煤。這是一(yī)種中低(dī)成熟度的煤基油氣資源，簡單說就(jiù)是煤化過程突然斷了，其中的油和氣還(hái)沒有完全跑出來。若能(néng)通(tōng)過技(jì)術(shù)手段提取這部分油、氣，即可增加我國(guó)油氣資源供應。”

　　勘探顯示，西(xī)部富油煤資源量大約有5000億噸，主要賦存于陝西(xī)、内蒙古、甘肅等地。煤中潛在的油資源量約500億噸，氣資源量約75萬億立方米。“這是什麽概念？相(xiàng)當于目前三大石油公司探明油氣剩餘可采儲量的10倍之多(duō)。”王雙明稱，我國(guó)富油煤産業(yè)規模化發展具備資源基礎。

　　但同時，富油煤的形成伴随特定的地質曆史演化過程及地質條件(jiàn)，不同時代、不同區域，乃至相(xiàng)同時代、不同煤層的資源狀況均存在顯著差異。“摸清家底是實現高(gāo)效開(kāi)發利用的前提，目前急需開(kāi)展變質演化規律、地質驅動條件(jiàn)等地質科學問題研究。”王雙明表示。

　　王雙明還(hái)稱，相(xiàng)比常規油氣，富油煤中油氣資源的開(kāi)發方式也有不同，既要最大化提取煤中以油為(wèi)主的資源，也要實現煤的綠色低(dī)碳開(kāi)發。“熱解一(yī)體化技(jì)術(shù)是可行的發展方向，提效降碳潛力巨大，值得進一(yī)步研究推廣。目前，西(xī)部用于燃燒發電(diàn)和供熱的富油煤約5.2億噸，如果全部按照(zhào)熱解發電(diàn)一(yī)體化方式進行利用，可生(shēng)産近5000萬噸油品，相(xiàng)當于再建一(yī)個(gè)大慶油田。相(xiàng)比燃燒發電(diàn)，後者可提高(gāo)能(néng)效6%、減少碳排放(fàng)2.8億噸。”