碳中和视角下的煤炭工业技术创新

碳中和视角下的煤炭工业技术创新

靳佳佳

陕西彬长孟村矿业有限公司 陕西咸阳  713600

摘要：随着我国社会经济水平的迅速发展，煤炭工业技术也在不断创新。结合近期制定的碳达峰和碳中和指标，揭示了煤炭绿色低碳开发利用中存在的主要问题，提出了绿色煤炭开发、智能高效开采、煤炭清洁低碳利用与转化、节能减排、碳捕获利用与封存5个创新目标。针对这5个方面的技术创新方向，指出开展绿色高效智能开采、煤炭清洁低碳利用与转化、碳捕获利用与封存3个方面的基础理论研究方向。同时，拟开发绿色采煤与生态环境保护、高效采煤与智能矿井建设、高效煤炭加工关键技术与装备、煤炭地下气化与开采等12项关键技术。

关键词：碳中和;煤炭工业;技术创新

引言

２０２０年９月，中共中央总书记习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论会议上提出提高国家自主贡献力度，ＣＯ２排放力争于２０３０年前达到峰值，努力争取２０６０年前实现碳中和的目标，并先后在国内外重要会议上多次强调要如期落实该目标。能源领域，特别是以煤炭为主的化石能源，是我国碳排放的主要来源，煤炭行业碳减排是我国碳中和工作的重点。２０２２年国务院发布的《“十四五”节能减排综合工作方案》中提出，要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用。２０２２年４月国务院常务会议决定新增煤炭产能３亿ｔ，改造煤电２．２亿ｋＷ。国务院关税税则委员会决定自２０２２年５月１日至２０２３年３月３１日，对所有煤炭实施税率为０的进口暂定税率。２０２１年我国能源消费总量５２．４亿ｔ标准煤，煤炭消费量占比为５６％；２０２１年一次能源生产总量４３．３亿ｔ标准煤，原煤生产量约２９．５亿ｔ标煤，占比约６８．１％。以上数据表明我国煤炭消费以国内供应为主，能源领域碳中和工作迫切需要煤炭行业在碳中和背景下发挥重要作用，确保如期实现碳达峰、碳中和目标。然而，考虑到我国能源资源禀赋，煤炭行业发展面临保障能源供应安全和实现碳中和目标的双重任务。

1碳达峰碳中和目标对煤炭行业的影响机制分析

煤炭行业是指以煤炭开采、洗选为主的组织结构体系，聚焦于煤炭开发环节。煤炭开采、洗选因消耗煤炭、油品等化石能源，有少量的CO2排放；因采动改变煤层压力，析出煤层中的甲烷（称煤层气或瓦斯），有一定量的甲烷排放。从煤炭开发利用全过程排放特征来看，煤炭开发环节碳排放占煤炭开发利用碳排放总量的不到10%[6]。与电力、钢铁等煤炭利用行业相比，碳排放约束对煤炭行业的直接影响相对较小，更多是通过影响煤炭的竞争力和消费量，进而影响煤炭行业的产能需求和生产规模。在保护生态环境、保障人身健康等多重目标下，能源的竞争力不再单纯是能源生产利用的直接成本，将从资源到最终被完全消耗的全生命周期作为整体来衡量，直接成本附加生态成本、安全风险成本等间接成本后的全生命周期综合成本，越来越多地被认为是衡量能源竞争力的核心指标。生态成本包括污染物和温室气体处理、处置成本。碳中和要求将对生态成本产生影响，不同时段的影响程度不同，取决于碳排放约束程度、碳处置利用（CCS/CCUS）成本和碳交易价格。在碳中和要求带动生态成本增加的同时，也将促进技术进步，推动煤炭开发利用节能提效，降低直接成本，在一定程度上对冲生态成本的增加，降低煤炭开发利用全生命周期综合成本增加的幅度。煤炭开发利用全生命周期成本增加并不一定直接影响煤炭消费量，关键看煤炭与其它能源竞争力比较关系是否发生逆转。

2煤炭行业碳减排发展现状

2.1二氧化碳排放年均增长率不断降低

二氧化碳排放年均增长率从２００５－２０１２年的５．４％下降到２０１３－２０１９年的１．２％，如图２所示，增长率趋于平缓。近１０年来，我国在经济增长的同时，二氧化碳排放量减少了４１亿ｔ，为２０６０年前实现碳中和奠定坚实的基础。

2.2煤炭开发严重破坏了水资源和生态环境

我国水资源与煤炭资源呈反比分布，西部五省区煤炭储量和产量占全国70%以上，但水资源仅占全国的3.9%，同时煤矿开采产生的大量矿井水被浪费。目前，我国约有50亿m3的矿井水未得到有效利用，相当于我国每年工业和民用缺水量的50%。煤矿开采也会导致地表下沉和植被退化，每年因煤矿开采造成的土地破坏面积约为7.0×104hm2，地表生态恢复率仍低于30%。因此，煤炭开发与生态环境保护的矛盾突出，对环境的负外部性突出。

2.3煤炭生产结构不断优化。在去产能政策的

支撑下，全国煤矿数量由２０１６年初的１．２万处以上减少到２０２０年的４　７００处左右，累计退出落后产能１０亿ｔ／ａ以上，煤炭过剩产能得到有效化解，大型现代化煤矿已经成为全国煤炭生产的主体，晋陕蒙煤炭产量占到全国煤炭产量的７０％以上，供应保障能力显著增强，市场供需由严重的供大于求转变为供需基本平衡，行业效益显著回升，转型升级发展取得了实质进展。２０２０年中央经济工作会议首次将“碳达峰、碳中和”列为新一年度重点任务，并确定要加快优化产业结构和能源结构，推动煤炭消费尽早达峰，国家能源集团、中煤能源集团、国家电网集团、中国华能集团、晋能控股集团等一些与煤炭生产利用相关的大型企业纷纷开展“碳达峰、碳中和”战略研究，在中国迈向碳中和的征程中贡献方案和智慧。

3煤炭行业发展对策建议

3.1客观灵活把握煤炭产能调整节奏

煤炭企业应积极开展碳排放核查核算，厘清碳排放核查核算的范围、边界、计量依据，摸清碳排放家底，找出减排潜力点，预判不同时段碳减排约束强度和对碳交易价格的承受能力，客观制定与煤炭需求相适应的碳减排行动方案。关注不同能源竞争力比较关系变化，灵活把握煤炭产能调整节奏。积极跟踪能源技术进步、碳交易价格变化等对细分消费领域煤炭竞争力的影响，特别关注煤炭与其它能源竞争力的比较关系是否发生逆转。在逆转前，以节能提效为主，减少电耗、煤耗和材料消耗，不大幅度减少煤炭产能和产量，保障经济社会发展和人们生活水平提高的能源安全稳定供应；如果发生逆转，以煤炭需求减少的幅度同步减少煤炭产能和产量，保障煤炭供应既不大量过剩也不严重紧缺，当好我国安全高效、清洁低碳能源体系的稳定器和压舱石。同时，力争在逆转前完成自身转型升级。

3.2建立碳排放管理体系和评价监督体系

尽快完善矿业公司各种碳减排评估和管理制度，建立统一的碳排放管理体系势在必行。因此，应确定矿业企业碳排放现状，启动碳减排计划的编制，并制定相应的低碳发展战略。建立煤炭绿色低碳开发利用评价体系，加快产业完善，大力淘汰落后产能，禁止使用陈旧技术和设备，实行专项监管制度，建立煤炭绿色低碳开发利用的责任追究制度，特别是对业绩不佳的企业。

3.3煤炭绿色低碳开发利用技术创新

以重大项目“煤炭清洁高效利用和新型节能技术”为动力，建立以企业为主体的煤炭绿色低碳开发利用技术创新体系，建立国家重点实验室、国家工程中心等研发平台，加快科技投入和创新。安排一批重大项目示范，推广应用科技成果，不断提高煤炭开发利用的科技创新能力。

结语

本文系统地研究和总结了我国绿色煤炭开发和低碳利用转化技术的现状，提出了绿色、高效、智能化煤炭开发、清洁低碳利用转化、碳捕获利用与封存3个基本理论和12项关键技术研究方向，最终目标是实现煤炭绿色低碳开发利用净零排放；建立煤炭绿色低碳开发利用评价碳排放管理体系，加快煤炭科技创新，通过加大宣传教育等方式增强碳减排意识，完善煤炭绿色低碳开发利用科技创新的体制机制和保障措施。

参考文献

［1］尹聪慧，余翔.中国CCUS专利池的适用性分析及其构建［J］.情报杂志，2017，36（3）：131-136.

［2］李琰庆，杨科，秦汝祥，等.煤与瓦斯突出煤层群安全高效开采技术体系与展望［J］.煤炭科学技术，2020，48（3）：167-173.

［3］王金华，谢和平，刘见中，等.煤炭近零生态环境影响开发利用理论和技术构想［J］.煤炭学报，2018，43（5）：1198-1209.