宋曉波，胡 伯

(煤炭工業(yè)規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院有限公司，北京市西城區(qū)，100120)

0 引言

2020年9月22日，習(xí)近平總書(shū)記在第75屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)上莊嚴(yán)宣布，中國(guó)確保2030年碳達(dá)峰，力爭(zhēng)2060年碳中和。這一承諾不僅為有效落實(shí)《巴黎協(xié)定》注入了強(qiáng)大動(dòng)力，更體現(xiàn)了大國(guó)擔(dān)當(dāng)，但是也意味著中國(guó)只有30年時(shí)間去完成歐美發(fā)達(dá)國(guó)家50～70年時(shí)間的碳減排任務(wù)[1]。碳排放與化石能源消費(fèi)息息相關(guān)，按照測(cè)算，碳排放每年下降率需要高達(dá)8%，特別是我國(guó)當(dāng)前正處于高質(zhì)量發(fā)展階段，經(jīng)濟(jì)長(zhǎng)期向好的趨勢(shì)不會(huì)改變，仍然需要消費(fèi)大量的化石能源來(lái)維持經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)。2020年我國(guó)化石能源消費(fèi)比重超過(guò)80%，單位GDP能耗不但高于世界平均水平，更是發(fā)達(dá)國(guó)家的2～3倍，實(shí)現(xiàn)2060年碳中和的目標(biāo)任務(wù)極為艱巨。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)由化石能源消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放總量約為100億t左右[2]，占全球29%左右。其中，煤炭消費(fèi)產(chǎn)生的碳排放量占70%以上，其次為石油和天然氣，占比分別為14%和7%，如圖1所示。因此，控制煤炭消費(fèi)總量，減少甲烷和二氧化碳排放，破解制約高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵瓶頸問(wèn)題，打造一批多元化、可推廣的低碳發(fā)展模式，從煤炭全生命周期研究碳減排路徑是實(shí)現(xiàn)我國(guó)碳中和戰(zhàn)略的重中之重。

圖1 碳排放來(lái)源

1 煤炭行業(yè)碳減排發(fā)展現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

1.1 發(fā)展現(xiàn)狀

近年來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，通過(guò)實(shí)施供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，不斷轉(zhuǎn)換發(fā)展動(dòng)能，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，煤炭消費(fèi)和二氧化碳排放快速增長(zhǎng)的趨勢(shì)得到有效抑制。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

(1)二氧化碳排放年均增長(zhǎng)率不斷降低。二氧化碳排放年均增長(zhǎng)率從2005-2012年的5.4%下降到2013-2019年的1.2%，如圖2所示，增長(zhǎng)率趨于平緩。近10年來(lái)，我國(guó)在經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的同時(shí)，二氧化碳排放量減少了41億t[2]，為2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

圖2 我國(guó)二氧化碳排放情況

(2)碳排放強(qiáng)度不斷下降。2019年，我國(guó)碳排放強(qiáng)度比2015年下降18.2%，比2005年下降48.1%，提前完成了中國(guó)向國(guó)際社會(huì)承諾的2020年目標(biāo)。

(3)能效明顯提高。2012-2020年，單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值(GDP)能耗累計(jì)降低24.4%，如圖3所示，相當(dāng)于能源消費(fèi)減少12.7億tce，我國(guó)以2.8%的年均能源消費(fèi)增長(zhǎng)支撐了國(guó)民經(jīng)濟(jì)年均7%的增長(zhǎng)，而占能源消費(fèi)60%左右的煤炭消費(fèi)量基本保持不變。

圖3 我國(guó)單位GDP能耗強(qiáng)度

(4)能源結(jié)構(gòu)不斷改善。2020年煤炭消費(fèi)占能源消費(fèi)總量比重為56.8%，較2012年占比68.4%顯著降低，能源供給質(zhì)量大幅提升，如圖4所示。

圖4 我國(guó)不同能源消費(fèi)量所占的比例

(5)煤炭生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化。在去產(chǎn)能政策的支撐下，全國(guó)煤礦數(shù)量由2016年初的1.2萬(wàn)處以上減少到2020年的4 700處左右，累計(jì)退出落后產(chǎn)能10億t/a以上，煤炭過(guò)剩產(chǎn)能得到有效化解，大型現(xiàn)代化煤礦已經(jīng)成為全國(guó)煤炭生產(chǎn)的主體，晉陜蒙煤炭產(chǎn)量占到全國(guó)煤炭產(chǎn)量的70%以上，供應(yīng)保障能力顯著增強(qiáng)，市場(chǎng)供需由嚴(yán)重的供大于求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┬杌酒胶?，行業(yè)效益顯著回升，轉(zhuǎn)型升級(jí)發(fā)展取得了實(shí)質(zhì)進(jìn)展[2-3]。

2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議首次將“碳達(dá)峰、碳中和”列為新一年度重點(diǎn)任務(wù)，并確定要加快優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)和能源結(jié)構(gòu)，推動(dòng)煤炭消費(fèi)盡早達(dá)峰，國(guó)家能源集團(tuán)、中煤能源集團(tuán)、國(guó)家電網(wǎng)集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)、晉能控股集團(tuán)等一些與煤炭生產(chǎn)利用相關(guān)的大型企業(yè)紛紛開(kāi)展“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略研究，在中國(guó)邁向碳中和的征程中貢獻(xiàn)方案和智慧。

1.2 面臨挑戰(zhàn)

根據(jù)《巴黎協(xié)定》約定的溫升控制設(shè)定碳排放總限額，全球可能損失80%的煤炭產(chǎn)能，未來(lái)煤炭行業(yè)必將面臨史無(wú)前例的巨大挑戰(zhàn)。

(1)煤炭相關(guān)利好政策全面退出，前期資本投入存在擱淺風(fēng)險(xiǎn)。碳中和愿景對(duì)中國(guó)今后幾十年社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展提出了全新要求，煤炭行業(yè)必須向低碳轉(zhuǎn)型與新能源替代，相關(guān)利好政策可能將全面退出，未來(lái)以煤為主的化石能源在一次能源消費(fèi)中的占比勢(shì)必會(huì)大幅度降低。同時(shí)，由于煤炭行業(yè)前期建設(shè)資本投入巨大、生產(chǎn)周期長(zhǎng)，碳中和愿景帶來(lái)的政策性變化風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致企業(yè)巨大的損失，因減煤降碳而摒棄先進(jìn)產(chǎn)能，會(huì)讓煤炭企業(yè)蒙受巨大損失。

(2)高耗煤行業(yè)倒逼煤炭企業(yè)不斷收縮產(chǎn)能。未來(lái)10年我國(guó)將實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，一是將進(jìn)一步嚴(yán)控鋼鐵、化工、建材等高耗煤行業(yè)耗煤量，煤電裝機(jī)預(yù)計(jì)也將盡快達(dá)峰；二是高耗能企業(yè)由于高額碳稅的影響，將進(jìn)一步減少煤炭的使用。根據(jù)測(cè)算，隨著新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，煤炭消費(fèi)基本不會(huì)增長(zhǎng)，到2025年，煤炭消費(fèi)占能源消費(fèi)的比重將降到50%左右。

(3)煤礦瓦斯抽采利用率較低。煤炭行業(yè)進(jìn)行碳減排不僅是控制煤炭消費(fèi)過(guò)程中的二氧化碳，還有煤炭開(kāi)發(fā)過(guò)程中釋放的甲烷，而煤礦瓦斯的主要成分是甲烷，溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。由于當(dāng)前抽采技術(shù)和乏風(fēng)濃度較小等因素制約，2019年瓦斯抽采利用率僅為43%，遠(yuǎn)不及規(guī)劃預(yù)期[4]。

(4)煤炭科技研發(fā)面臨重大考驗(yàn)。一是當(dāng)前煤炭綠色開(kāi)采、清潔高效利用、超臨界發(fā)電等技術(shù)雖然能進(jìn)一步提高能效，但是對(duì)碳減排貢獻(xiàn)有限；二是與CCUS相關(guān)的富氧燃燒或燃燒捕集有助于燃煤電廠脫碳，但是我國(guó)CCUS全流程各類技術(shù)路線整體仍處于研發(fā)和試驗(yàn)階段，而且項(xiàng)目涉及范圍都較小，成本較高，全流程初始投資及維護(hù)成本之和超過(guò)1 000元/t CO2，遠(yuǎn)高于碳交易成本[5-7]。

2 國(guó)內(nèi)外煤炭行業(yè)應(yīng)對(duì)碳達(dá)峰碳中和的做法借鑒

目前，全球已有54個(gè)國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳排放達(dá)峰，其碳排放量占全球碳排放總量的40%，其中大部分為發(fā)達(dá)國(guó)家。我國(guó)是世界上最大的碳排放國(guó)家，借鑒國(guó)內(nèi)外碳達(dá)峰碳中和的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)我國(guó)完成碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要的意義。

2.1 國(guó)外做法借鑒

近年來(lái)，世界上越來(lái)越多的國(guó)家宣示碳中和目標(biāo)。截至2020年底，全球共有44個(gè)國(guó)家和經(jīng)濟(jì)體正式宣布了碳中和目標(biāo)，其余國(guó)家也紛紛為限制或禁止煤炭發(fā)電設(shè)定時(shí)間表，包括已經(jīng)實(shí)現(xiàn)目標(biāo)、已寫(xiě)入政策文件、提出或完成立法程序的國(guó)家和地區(qū)，如表1所示，這些國(guó)家中的多數(shù)已經(jīng)走過(guò)了工業(yè)化快速發(fā)展階段，能源消費(fèi)總量、消費(fèi)強(qiáng)度進(jìn)入了峰值期和總量回落期。其中，英國(guó)2019年6月27日新修訂的《氣候變化法案》生效，成為第1個(gè)通過(guò)立法形式明確2050年實(shí)現(xiàn)溫室氣體凈零排放的發(fā)達(dá)國(guó)家。美國(guó)拜登政府在上任第1天就簽署行政令讓美國(guó)重返《巴黎協(xié)定》，并計(jì)劃設(shè)定2050年之前實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。習(xí)近平總書(shū)記提出中國(guó)2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和，不僅是順應(yīng)并引領(lǐng)世界能源和經(jīng)濟(jì)變革潮流的戰(zhàn)略決策，更是體現(xiàn)了大國(guó)擔(dān)當(dāng)。

表1 承諾碳中和的部分國(guó)家和地區(qū)

2.1.1 歐盟做法

歐盟碳排放量約為35億t/a，約占世界碳排放總量的10%。2020年底，27個(gè)成員國(guó)同意2030年溫室氣體凈排放量將比1990年水平下降至少55%，2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，并提出4點(diǎn)具體措施。

(1)健全法治保障，研究制定《歐洲氣候法》，明確實(shí)現(xiàn)碳中和的時(shí)間表和具體措施。

(2)降低交通行業(yè)碳排放，加快研發(fā)高效電動(dòng)汽車技術(shù)，推進(jìn)90%的鐵路貨運(yùn)列車和95%的客運(yùn)列車實(shí)現(xiàn)電氣化。

(3)加快工業(yè)領(lǐng)域低碳技術(shù)研發(fā)與變革，包括加快CCUS技術(shù)研發(fā)，采用智能用碳技術(shù)等。

(4)加快布局可再生能源，包括生物質(zhì)能、海上風(fēng)能等，達(dá)到能源消費(fèi)總量的30%。

2.1.2 美國(guó)做法

美國(guó)碳排放量約為51億t/a，約占世界碳排放總量的15%。到21世紀(jì)中葉實(shí)現(xiàn)“消耗能源百分之百為清潔能源”以及“凈零排放”的目標(biāo)。美國(guó)政府主要采取以下措施。

(1)完善制度體系。修訂《能源政策法》《聯(lián)邦電力法》《環(huán)境政策法》等多部法律，制定能源供應(yīng)多元化、節(jié)能提效、發(fā)展可再生能源等多項(xiàng)措施。

(2)運(yùn)用政策性手段推動(dòng)。主要通過(guò)政府引導(dǎo)企業(yè)投資、制定能效標(biāo)準(zhǔn)、實(shí)施能效標(biāo)識(shí)等，促進(jìn)企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型。

(3)率先搶占低碳核心技術(shù)。主要是將傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)與信息產(chǎn)業(yè)相融合，建設(shè)智能電網(wǎng)，占領(lǐng)科技制高點(diǎn)，成為拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的一個(gè)引擎。

2.1.3 日本做法

日本碳排放量約為11億t/a，約占世界碳排放總量的4%。2020年底，日本政府提出2050年實(shí)現(xiàn)凈零排放，并發(fā)布碳中和路線圖。

(1)加大綠色投資，遠(yuǎn)離化石能源，設(shè)立約2萬(wàn)億日元的綠色專項(xiàng)基金支持綠色技術(shù)研發(fā)，鼓勵(lì)新能源汽車、海運(yùn)、農(nóng)業(yè)、碳循環(huán)創(chuàng)新發(fā)展。

(2)發(fā)展清潔電力，重點(diǎn)發(fā)展海上風(fēng)電，到2040年新增30～45 GW，成本降至8～9日元/(kW·h)。

(3)推動(dòng)氫能研發(fā)，運(yùn)輸領(lǐng)域氫能消費(fèi)量到2030年、2050年分別提升至1 000萬(wàn)t和2 000萬(wàn)t。

(4)引入碳價(jià)機(jī)制，制定碳排放收費(fèi)依據(jù)[8]。

從這些國(guó)家實(shí)現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略部署來(lái)看，我國(guó)可以重點(diǎn)借鑒：一是制定有利的制度，節(jié)能減排，發(fā)展綠色金融市場(chǎng)；二是加快部署零碳解決方案，減少化石能源消費(fèi)；三是大力發(fā)展CCUS技術(shù)、可再生能源+儲(chǔ)能技術(shù)、氫能技術(shù)、電動(dòng)汽車等；四是引入碳價(jià)機(jī)制，全面激發(fā)對(duì)綠色產(chǎn)品和服務(wù)的需求。

2.2 國(guó)內(nèi)做法借鑒

目前，北京、河北、河南、山西、四川已經(jīng)在2013年前后實(shí)現(xiàn)了二氧化碳排放達(dá)峰，之后雖有反復(fù)，但是其二氧化碳排放量一直沒(méi)有突破歷史高位。

2.2.1 北京市

北京市2020年碳市場(chǎng)工作圓滿收官，碳強(qiáng)度比2015年下降約23%以上，超額完成“十三五”規(guī)劃目標(biāo)，碳強(qiáng)度為全國(guó)省級(jí)地區(qū)最低。

(1)持續(xù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源清潔轉(zhuǎn)型。通過(guò)實(shí)施煤改氣、煤改電工程，大力疏解高耗能行業(yè)和非首都功能，燃煤量大幅下降，淘汰老舊機(jī)動(dòng)車輛，大力發(fā)展新能源汽車，全力推動(dòng)大氣污染治理工作，空氣質(zhì)量持續(xù)改善，為全市碳達(dá)峰工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

(2)作為全國(guó)首批開(kāi)展碳排放交易試點(diǎn)省市，截至2020年底，納入北京市試點(diǎn)碳市場(chǎng)管理的重點(diǎn)碳排放單位共843家，全年試點(diǎn)碳市場(chǎng)配額成交470萬(wàn)t，交易額2.45億元，市場(chǎng)總體供需平衡，成交價(jià)格保持了增長(zhǎng)趨勢(shì)[9]。

2.2.2 浙江、廣東兩省

我國(guó)能源效率的空間差異性非常明顯，呈現(xiàn)從東部沿海向西部?jī)?nèi)陸遞減的態(tài)勢(shì)。浙江、廣東兩省擁有雄厚的經(jīng)濟(jì)實(shí)力、豐富的勞動(dòng)力、較高的能源技術(shù)水平，為能源的高效利用提供了保障。兩省碳排放本已出現(xiàn)了“穩(wěn)中有降”局面，但是在2013年以后，由于廣東省湛江鋼鐵和茂名石化的投產(chǎn)、浙江省舟山石化的投產(chǎn)，能源消費(fèi)和二氧化碳排放也已經(jīng)出現(xiàn)了增長(zhǎng)的勢(shì)頭。

由于我國(guó)富煤、貧油、少氣的資源稟賦，新能源產(chǎn)業(yè)還存在穩(wěn)定性差、成本較高、儲(chǔ)能技術(shù)受限等瓶頸，在今后較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭作為我國(guó)兜底保障能源的地位和作用難以改變。因此，煤炭行業(yè)要認(rèn)真總結(jié)國(guó)內(nèi)外碳達(dá)峰碳中和的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)，制定精準(zhǔn)有效的措施，有序?qū)崿F(xiàn)2030年達(dá)峰和2060年中和的目標(biāo)[10]。

3 碳中和背景下煤炭行業(yè)低碳發(fā)展路徑

3.1 碳達(dá)峰：2020-2030年

根據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，煤炭消費(fèi)將在2025年前后達(dá)峰，并在2030年之前緩慢下降。煤炭行業(yè)必須通過(guò)優(yōu)化升級(jí)來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，發(fā)揮壓艙石的作用。

3.1.1 低碳開(kāi)發(fā)利用

主要通過(guò)加強(qiáng)節(jié)能降耗和清潔高效利用來(lái)減少煤炭消耗，提高煤炭利用效率。

(1)應(yīng)大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開(kāi)采。主要采用高能效開(kāi)采技術(shù)和設(shè)備，在煤炭開(kāi)采全生命周期開(kāi)展余熱、余壓、節(jié)水、節(jié)材等綜合利用節(jié)能項(xiàng)目，提高煤炭資源開(kāi)發(fā)利用效率。

(2)不斷優(yōu)化煤炭產(chǎn)能結(jié)構(gòu)，提升先進(jìn)產(chǎn)能占比。通過(guò)細(xì)化煤炭先進(jìn)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)施減量替代來(lái)加大晉陜蒙新千萬(wàn)噸級(jí)礦井代替其他產(chǎn)煤地區(qū)落后產(chǎn)能力度，建設(shè)智能化工作面，打造智慧礦山。

(3)大規(guī)模發(fā)展清潔能源發(fā)電。我國(guó)具有豐富的煤礦區(qū)煤層氣資源，14個(gè)大型煤炭基地的煤層氣原地資源量為12.17萬(wàn)億m3，2020年煤層氣抽采量213億m3，利用量?jī)H為135億m3，抽采利用率仍然較低。因此，應(yīng)該倡導(dǎo)節(jié)能和引導(dǎo)企業(yè)行為，提高礦井煤層氣、乏風(fēng)利用率，減少甲烷的排放[4,11]。

(4)通過(guò)設(shè)立能源轉(zhuǎn)型投資基金，布局新能源項(xiàng)目，并適當(dāng)發(fā)展氫能源、儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)。

(5)大力發(fā)展高端煤化工產(chǎn)業(yè)，特別是石油化工生產(chǎn)不出來(lái)的化工產(chǎn)品。

3.1.2 生態(tài)修復(fù)

未來(lái)要實(shí)現(xiàn)采煤對(duì)生態(tài)環(huán)境的近零擾動(dòng)，進(jìn)一步減少?gòu)U棄物排放。

(1)踐行綠水青山就是金山銀山的理念，建立現(xiàn)代生態(tài)修復(fù)治理理論，指導(dǎo)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性恢復(fù)。

(2)積極進(jìn)行采空區(qū)治理，實(shí)施井下充填，減少地表塌陷和植被破壞。

(3)加強(qiáng)廢棄物循環(huán)利用。包括突破廢水凈化核心技術(shù)，提高水資源循環(huán)利用率；加強(qiáng)低熱值煤矸石發(fā)電技術(shù)、煤矸石充填技術(shù)，粉煤灰、煤泥等低附加值產(chǎn)品的再利用技術(shù)等，減少碳排放，構(gòu)建美麗礦區(qū)。

(4)鼓勵(lì)煤炭企業(yè)積極承擔(dān)國(guó)土綠化行動(dòng)責(zé)任，利用荒山、荒漠等地區(qū)開(kāi)展植樹(shù)造林，以增加森林碳匯規(guī)模，可抵消一部分煤炭開(kāi)采利用排放出的二氧化碳，甚至形成凈零排放或負(fù)排放效應(yīng)。

3.1.3 集聚協(xié)同

隨著碳減排壓力的不斷增大，煤炭產(chǎn)品質(zhì)量要求越來(lái)越高，應(yīng)該高度重視煤炭生產(chǎn)端和消費(fèi)端的協(xié)同，構(gòu)建以煤炭產(chǎn)業(yè)為源頭，煤電、煤化工、煤鋼、建材等下游產(chǎn)業(yè)鏈集聚融合、相互連接的產(chǎn)業(yè)體系。

(1)著力推進(jìn)煤炭集中利用、源頭控制散煤消費(fèi)與燃燒，科學(xué)規(guī)劃“煤改氣”“煤改電”，在終端能源消費(fèi)中，將加快由電力、天然氣替代煤炭的直接消費(fèi)利用。

(2)推進(jìn)清潔高效熱電聯(lián)產(chǎn)技術(shù)、特殊煤種超臨界循環(huán)流化床技術(shù)、利用氫氣或生物能代替煤炭作為高爐煉鋼的還原劑等技術(shù)，進(jìn)一步提高低碳化原料比例，減少全生命周期碳足跡，帶動(dòng)上下游行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈碳協(xié)同減排，完成煤炭消費(fèi)由粗放型向技術(shù)密集型行業(yè)轉(zhuǎn)型。

3.1.4 融入碳市場(chǎng)

目前海外多個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)形成相對(duì)成熟的碳交易市場(chǎng)，其中歐盟的碳交易市場(chǎng)(EU-ETS)是海外規(guī)模最大的碳市場(chǎng)，也是當(dāng)今主導(dǎo)全球碳交易市場(chǎng)的引領(lǐng)者，為中國(guó)碳市場(chǎng)不同階段的發(fā)展建設(shè)提供了參考模板。

我國(guó)于2011年開(kāi)始在7個(gè)省市開(kāi)展碳排放交易試點(diǎn)，并于2014年全部啟動(dòng)線上交易。截至 2019 年末，7個(gè)試點(diǎn)省市碳市場(chǎng)配額累計(jì)成交量達(dá)到3.56億t，金額超過(guò)73億元。2021年2月，生態(tài)環(huán)保部正式實(shí)施《碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》，標(biāo)志著全國(guó)碳市場(chǎng)建設(shè)步入正軌。根據(jù)測(cè)算，未來(lái)我國(guó)碳市場(chǎng)的交易量將達(dá)到30億～40億t/a，根據(jù)目前碳排放權(quán)交易價(jià)格平均在20～50元/t來(lái)看，碳排放權(quán)交易市場(chǎng)體量將達(dá)到近千億的規(guī)模，市場(chǎng)前景廣闊。因此，煤炭行業(yè)必須高度重視碳市場(chǎng)建設(shè)。

(1)積極融入碳市場(chǎng)，將碳成本納入企業(yè)戰(zhàn)略規(guī)劃，進(jìn)一步提升碳資產(chǎn)管理能力，強(qiáng)化全生命周期碳循環(huán)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，積極適應(yīng)氣候變化下碳排放配額規(guī)則，實(shí)行基于碳排放強(qiáng)度的項(xiàng)目審批管理機(jī)制，積極布局低碳轉(zhuǎn)型項(xiàng)目。

(2)探索碳金融業(yè)務(wù)，研究建立碳證券、碳指標(biāo)交易、碳基金、碳期貨期權(quán)等一系列以金融工具為支撐的碳金融體系。

(3)建立有效的碳排放激勵(lì)機(jī)制，促進(jìn)碳交易市場(chǎng)交易量水平的提升，主動(dòng)融入碳排放權(quán)交易市場(chǎng)建設(shè)與煤炭行業(yè)碳排放實(shí)施方案制定，有利于煤炭企業(yè)節(jié)能減排和實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

3.2 技術(shù)突破：2030-2050年

該階段煤炭消費(fèi)將會(huì)加速下降，煤炭行業(yè)加快研究負(fù)碳技術(shù)，向新能源、儲(chǔ)能、氫能等領(lǐng)域轉(zhuǎn)型來(lái)實(shí)現(xiàn)低碳發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)與新能源行業(yè)耦合發(fā)展。

3.2.1 負(fù)碳技術(shù)

負(fù)碳技術(shù)主要是在滿足工業(yè)生產(chǎn)和居民生活對(duì)能源需求的同時(shí)，不僅不會(huì)增加二氧化碳排放，還能額外消耗一定的二氧化碳，是實(shí)現(xiàn)碳中和的重要技術(shù)路徑。目前主要的負(fù)碳技術(shù)包括CCUS技術(shù)和直接空氣碳捕集技術(shù)等。

(1)CCUS技術(shù)。目前全球大約運(yùn)營(yíng)20個(gè)商業(yè)化CCUS項(xiàng)目、規(guī)劃建設(shè)約30個(gè)項(xiàng)目。我國(guó)大型煤電企業(yè)也相繼開(kāi)始CCUS技術(shù)研究，例如國(guó)家能源集團(tuán)、中國(guó)華能集團(tuán)等示范項(xiàng)目在熱電廠實(shí)現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行，但是限制其大規(guī)模推廣的主要原因是成本高，主要包括捕集、運(yùn)輸、儲(chǔ)存以及最后的利用或封存成本，不同的項(xiàng)目成本區(qū)別較大。突破以二氧化碳為原料的循環(huán)利用技術(shù)瓶頸將是未來(lái)研究的重點(diǎn)，為煤炭脫碳、去碳利用提供新路徑。

(2)直接空氣碳捕集(Direct Air Capture，DAC)技術(shù)。主要采用物理吸附或化學(xué)吸附的形式，直接從空氣中捕集二氧化碳并轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品封存起來(lái)。目前收集到的二氧化碳可以轉(zhuǎn)化為合成燃料、注入水泥中或巖石中，或用作化學(xué)和塑料生產(chǎn)的原料等。但是DAC技術(shù)目前仍處于起步階段，吸附劑加熱的能量需求、吸附劑本身的穩(wěn)定性及吸附量、脫附二氧化碳的時(shí)間都使得DAC技術(shù)成本高，目前約400～600美元/t，產(chǎn)品應(yīng)用市場(chǎng)相當(dāng)有限，但未來(lái)開(kāi)發(fā)潛力巨大。

因此，煤炭企業(yè)及相關(guān)行業(yè)應(yīng)該加快負(fù)碳技術(shù)研發(fā)，降低成本，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)作，進(jìn)一步減少二氧化碳排放量，為2060年碳中和提供支撐。

3.2.2 新能源與儲(chǔ)能技術(shù)開(kāi)發(fā)

碳中和目標(biāo)的提出必將加快推動(dòng)煤炭企業(yè)向風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電等新能源的跨越式發(fā)展，對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展帶來(lái)新的機(jī)遇。目前光伏風(fēng)電正處于成長(zhǎng)期的中后期，正在進(jìn)行大規(guī)模推廣，儲(chǔ)能裝置正處于從0到1的階段，臨近商業(yè)爆發(fā)期拐點(diǎn)，有望從示范性應(yīng)用轉(zhuǎn)向運(yùn)營(yíng)性應(yīng)用，可實(shí)現(xiàn)負(fù)荷削峰填谷，增加電網(wǎng)調(diào)峰能力，也可參與系統(tǒng)調(diào)頻調(diào)壓，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。按照2030年風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)12億kW以上的目標(biāo)，預(yù)計(jì)未來(lái)10年，風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電合計(jì)年均至少新增規(guī)模6 700萬(wàn)kW以上，才能實(shí)現(xiàn)12億kW以上的目標(biāo)。若按5%的配置儲(chǔ)能比例測(cè)算，2030年風(fēng)光新能源將新增配套儲(chǔ)能34 GW以上，未來(lái)發(fā)展空間巨大。因此，一方面應(yīng)該加快發(fā)展“新能源+儲(chǔ)能”技術(shù)，重點(diǎn)在技術(shù)路線選擇、商業(yè)應(yīng)用與推廣、產(chǎn)業(yè)格局等方面進(jìn)行攻關(guān)；另一方面應(yīng)發(fā)展P2X電儲(chǔ)能技術(shù)，將新能源富余電力轉(zhuǎn)換為熱能、冷能、氫能等其他能源品種，并進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間、大規(guī)模存儲(chǔ)。

3.3 碳匯期：2050-2060年

煤炭在該階段將作為備用能源，消費(fèi)下降趨勢(shì)將會(huì)減緩，主要為深度脫碳，參與碳匯，完成碳中和目標(biāo)。

3.3.1 零碳利用

主要通過(guò)探索建立零碳示范礦區(qū)和加快煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型，來(lái)實(shí)現(xiàn)零碳利用。

(1)探索建立零碳示范礦區(qū)。煤炭企業(yè)應(yīng)該明確并完善“零碳示范礦區(qū)”建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)與管理制度，重點(diǎn)打造“井下無(wú)人、地上無(wú)煤”的煤炭工業(yè)5.0時(shí)代，研究形成配套建設(shè)的體制機(jī)制。圍繞“零碳示范礦區(qū)”開(kāi)展勘察設(shè)計(jì)、施工生產(chǎn)、裝備研發(fā)和技術(shù)服務(wù)工作，加大礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理力度，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)效益相協(xié)調(diào)，建設(shè)綠色礦山。

(2)加快煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型，進(jìn)一步優(yōu)化能源生產(chǎn)消費(fèi)布局。煤炭行業(yè)未來(lái)的重點(diǎn)轉(zhuǎn)型方向是打造煤炭資源清潔轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)與新的煤炭消費(fèi)市場(chǎng)，將煤炭資源從能源轉(zhuǎn)向原料。未來(lái)煤炭是以原料作為主要屬性，要持續(xù)發(fā)展清潔燃料和基礎(chǔ)化工原料的現(xiàn)代深加工技術(shù)、煤基先進(jìn)材料技術(shù)等。同時(shí)，將煤電從基礎(chǔ)能源轉(zhuǎn)為可再生能源的備用電源，發(fā)揮“兜底”作用，將煤炭打造成為綠色、低碳原料與應(yīng)急能源的新型行業(yè)[12-13]。

3.3.2 增加碳匯

1987-2020年，我國(guó)因煤礦開(kāi)采損毀土地18 000.8 km2，使區(qū)域碳平衡遭到嚴(yán)重破壞，導(dǎo)致礦區(qū)碳固存能力下降甚至喪失。因此，要通過(guò)增加礦區(qū)自然碳匯能力和加強(qiáng)采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)來(lái)增加碳匯。

(1)增加礦區(qū)自然碳匯能力。主要通過(guò)加大礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理力度，開(kāi)展礦山、矸石山、荒山和礦區(qū)土地的碳匯開(kāi)發(fā)，加大植樹(shù)造林力度，擴(kuò)大碳匯規(guī)模。實(shí)現(xiàn)礦區(qū)資源開(kāi)發(fā)與生態(tài)文明建設(shè)相協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展與生態(tài)效益相統(tǒng)一，帶動(dòng)礦山企業(yè)向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型。

(2)探索采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)，建設(shè)礦山公園。在采煤沉陷區(qū)農(nóng)林復(fù)墾的基礎(chǔ)上，推廣應(yīng)用景觀生態(tài)再造技術(shù)，創(chuàng)新觀光農(nóng)業(yè)利用、工業(yè)旅游和生態(tài)旅游開(kāi)發(fā)、其他休閑旅游開(kāi)發(fā)利用模式，在增加碳匯的同時(shí)也能創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益，碳中和背景下煤炭行業(yè)低碳發(fā)展目標(biāo)、定位和路徑如表2所示。

表2 碳中和背景下煤炭行業(yè)低碳發(fā)展目標(biāo)、定位和路徑

4 結(jié)論與建議

當(dāng)前煤炭仍是國(guó)家能源安全的基石，盲目放棄煤炭并不可行，綠色開(kāi)采、科學(xué)用煤才是保障實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。因此，煤炭行業(yè)要加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)、加大科技與人才保障、加快轉(zhuǎn)型升級(jí)和高質(zhì)量發(fā)展，做好碳中和這篇大文章。

4.1 加強(qiáng)頂層設(shè)計(jì)

(1)投入與產(chǎn)出同步，推進(jìn)質(zhì)量變革。進(jìn)一步加強(qiáng)規(guī)劃引領(lǐng)，不能簡(jiǎn)單地將“去煤化”“去煤電”硬著陸，應(yīng)該制定不同節(jié)點(diǎn)的煤炭行業(yè)減排目標(biāo)、實(shí)施路徑與行動(dòng)方案，合理配置煤炭與其他能源的競(jìng)爭(zhēng)合作關(guān)系，有效淘汰落后產(chǎn)能，發(fā)揮煤炭行業(yè)壓艙石的作用。

(2)堅(jiān)持宏觀與微觀并重，推進(jìn)效率變革。發(fā)展清潔低碳，打造綠色礦山，進(jìn)一步降低能耗，提高煤炭利用效率，促進(jìn)煤炭產(chǎn)品由燃料向原料轉(zhuǎn)變。

(3)供給和需求并舉，推進(jìn)動(dòng)力變革。結(jié)合國(guó)家碳市場(chǎng)建設(shè)、綠色金融體系構(gòu)建等工作，以良性機(jī)制實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)碳減排交易，從而以市場(chǎng)化的手段倒逼煤炭企業(yè)節(jié)能減排和優(yōu)化升級(jí)[14]。

4.2 加大科技與人才保障

(1)煤炭企業(yè)要加強(qiáng)科技創(chuàng)新，將關(guān)鍵性低碳和負(fù)排放技術(shù)的長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃納入我國(guó)碳中和發(fā)展戰(zhàn)略，統(tǒng)籌布局推進(jìn)煤炭行業(yè)深度脫碳技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，推動(dòng)煤炭原料或者燃料的脫碳、零碳、負(fù)碳技術(shù)的應(yīng)用，加強(qiáng)變革性技術(shù)研發(fā)和戰(zhàn)略性技術(shù)儲(chǔ)備，進(jìn)一步促進(jìn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

(2)政府部門(mén)加大對(duì)煤炭企業(yè)研發(fā)創(chuàng)新性低碳技術(shù)給予稅收減免、政府采購(gòu)和技術(shù)授權(quán)等政策扶持，從而提高企業(yè)在實(shí)現(xiàn)碳中和行動(dòng)中的積極性。

(3)加大對(duì)優(yōu)勢(shì)科研機(jī)構(gòu)和團(tuán)隊(duì)支持力度，建立穩(wěn)定支持機(jī)制，完善技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)主體布局，設(shè)立國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)創(chuàng)新中心，建設(shè)科技信息資源平臺(tái)。

4.3 推動(dòng)加快轉(zhuǎn)型升級(jí)

未來(lái)煤炭行業(yè)將面臨深度洗牌的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)未雨綢繆。

(1)建議設(shè)立碳減排基金，重點(diǎn)培育煤炭產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)進(jìn)行節(jié)能減排、低碳開(kāi)發(fā)、新能源+儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)建設(shè)等，引導(dǎo)煤炭行業(yè)多元化轉(zhuǎn)型升級(jí)。

(2)建立碳排放智能監(jiān)測(cè)預(yù)警機(jī)制，實(shí)行嚴(yán)格的碳減排指標(biāo)核查、考核制度體系，積極主動(dòng)退出一批煤礦高耗能項(xiàng)目，進(jìn)一步壓控煤炭消費(fèi)總量和強(qiáng)度雙控指標(biāo)。

(3)推動(dòng)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理，進(jìn)一步提高廢棄物集中處理和綜合循環(huán)利用，建設(shè)綠色礦山。