宋曉波，胡 伯

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

0 引言

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

據(jù)統(tǒng)計，我國由化石能源消費產(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現(xiàn)我國碳中和戰(zhàn)略的重中之重。

圖1 碳排放來源

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

近年來我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)入高質(zhì)量發(fā)展階段，通過實施供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，不斷轉(zhuǎn)換發(fā)展動能，轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，煤炭消費和二氧化碳排放快速增長的趨勢得到有效抑制。主要表現(xiàn)在以下幾個方面。

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

圖2 我國二氧化碳排放情況

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

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

圖3 我國單位GDP能耗強度

(4)能源結(jié)構(gòu)不斷改善。2020年煤炭消費占能源消費總量比重為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 我國不同能源消費量所占的比例

(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，全國煤礦數(shù)量由2016年初的1.2萬處以上減少到2020年的4 700處左右，累計退出落后產(chǎn)能10億t/a以上，煤炭過剩產(chǎn)能得到有效化解，大型現(xiàn)代化煤礦已經(jīng)成為全國煤炭生產(chǎn)的主體，晉陜蒙煤炭產(chǎn)量占到全國煤炭產(chǎn)量的70%以上，供應(yīng)保障能力顯著增強，市場供需由嚴(yán)重的供大于求轉(zhuǎn)變?yōu)楣┬杌酒胶猓袠I(yè)效益顯著回升，轉(zhuǎn)型升級發(fā)展取得了實質(zhì)進(jìn)展[2-3]。

2020年中央經(jīng)濟(jì)工作會議首次將“碳達(dá)峰、碳中和”列為新一年度重點任務(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)，推動煤炭消費盡早達(dá)峰，國家能源集團(tuán)、中煤能源集團(tuán)、國家電網(wǎng)集團(tuán)、中國華能集團(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)紛紛開展“碳達(dá)峰、碳中和”戰(zhàn)略研究，在中國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，未來煤炭行業(yè)必將面臨史無前例的巨大挑戰(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。碳中和愿景對中國今后幾十年社會經(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，未來以煤為主的化石能源在一次能源消費中的占比勢必會大幅度降低。同時，由于煤炭行業(yè)前期建設(shè)資本投入巨大、生產(chǎn)周期長，碳中和愿景帶來的政策性變化風(fēng)險可能導(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10年我國將實現(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，煤電裝機預(yù)計也將盡快達(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)測算，隨著新能源產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，煤炭消費基本不會增長，到2025年，煤炭消費占能源消費的比重將降到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過程中的二氧化碳，還有煤炭開發(fā)過程中釋放的甲烷，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。一是當(dāng)前煤炭綠色開采、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CCUS全流程各類技術(shù)路線整體仍處于研發(fā)和試驗階段，而且項目涉及范圍都較小，成本較高，全流程初始投資及維護(hù)成本之和超過1 000元/t CO2，遠(yuǎn)高于碳交易成本[5-7]。

2 國內(nèi)外煤炭行業(yè)應(yīng)對碳達(dá)峰碳中和的做法借鑒

目前，全球已有54個國家實現(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)國家。我國是世界上最大的碳排放國家，借鑒國內(nèi)外碳達(dá)峰碳中和的先進(jìn)經(jīng)驗，對我國完成碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要的意義。

2.1 國外做法借鑒

近年來，世界上越來越多的國家宣示碳中和目標(biāo)。截至2020年底，全球共有44個國家和經(jīng)濟(jì)體正式宣布了碳中和目標(biāo)，其余國家也紛紛為限制或禁止煤炭發(fā)電設(shè)定時間表，包括已經(jīng)實現(xiàn)目標(biāo)、已寫入政策文件、提出或完成立法程序的國家和地區(qū)，如表1所示，這些國家中的多數(shù)已經(jīng)走過了工業(yè)化快速發(fā)展階段，能源消費總量、消費強度進(jìn)入了峰值期和總量回落期。其中，英國2019年6月27日新修訂的《氣候變化法案》生效，成為第1個通過立法形式明確2050年實現(xiàn)溫室氣體凈零排放的發(fā)達(dá)國家。美國拜登政府在上任第1天就簽署行政令讓美國重返《巴黎協(xié)定》，并計劃設(shè)定2050年之前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。習(xí)近平總書記提出中國2060年前實現(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)了大國擔(dān)當(dāng)。

表1 承諾碳中和的部分國家和地區(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個成員國同意2030年溫室氣體凈排放量將比1990年水平下降至少55%，2050年實現(xiàn)凈零排放，并提出4點具體措施。

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

(2)降低交通行業(yè)碳排放，加快研發(fā)高效電動汽車技術(shù)，推進(jìn)90%的鐵路貨運列車和95%的客運列車實現(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)到能源消費總量的30%。

2.1.2 美國做法

美國碳排放量約為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措施。

(2)運用政策性手段推動。主要通過政府引導(dǎo)企業(yè)投資、制定能效標(biāo)準(zhǔn)、實施能效標(biāo)識等，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，成為拉動經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的一個引擎。

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2萬億日元的綠色專項基金支持綠色技術(shù)研發(fā)，鼓勵新能源汽車、海運、農(nóng)業(yè)、碳循環(huán)創(chuàng)新發(fā)展。

(2)發(fā)展清潔電力，重點發(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)推動氫能研發(fā)，運輸領(lǐng)域氫能消費量到2030年、2050年分別提升至1 000萬t和2 000萬t。

(4)引入碳價機制，制定碳排放收費依據(jù)[8]。

從這些國家實現(xiàn)碳中和的戰(zhàn)略部署來看，我國可以重點借鑒：一是制定有利的制度，節(jié)能減排，發(fā)展綠色金融市場；二是加快部署零碳解決方案，減少化石能源消費；三是大力發(fā)展CCUS技術(shù)、可再生能源+儲能技術(shù)、氫能技術(shù)、電動汽車等；四是引入碳價機制，全面激發(fā)對綠色產(chǎn)品和服務(wù)的需求。

2.2 國內(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有突破歷史高位。

2.2.1 北京市

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

(1)持續(xù)推動產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化和能源清潔轉(zhuǎn)型。通過實施煤改氣、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，淘汰老舊機動車輛，大力發(fā)展新能源汽車，全力推動大氣污染治理工作，空氣質(zhì)量持續(xù)改善，為全市碳達(dá)峰工作打下了堅實的基礎(chǔ)。

(2)作為全國首批開展碳排放交易試點省市，截至2020年底，納入北京市試點碳市場管理的重點碳排放單位共843家，全年試點碳市場配額成交470萬t，交易額2.45億元，市場總體供需平衡，成交價格保持了增長趨勢[9]。

2.2.2 浙江、廣東兩省

我國能源效率的空間差異性非常明顯，呈現(xiàn)從東部沿海向西部內(nèi)陸遞減的態(tài)勢。浙江、廣東兩省擁有雄厚的經(jīng)濟(jì)實力、豐富的勞動力、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)，能源消費和二氧化碳排放也已經(jīng)出現(xiàn)了增長的勢頭。

由于我國富煤、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、儲能技術(shù)受限等瓶頸，在今后較長時期內(nèi)，煤炭作為我國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)國內(nèi)外碳達(dá)峰碳中和的經(jīng)驗和教訓(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)威機構(gòu)預(yù)測，煤炭消費將在2025年前后達(dá)峰，并在2030年之前緩慢下降。煤炭行業(yè)必須通過優(yōu)化升級來實現(xiàn)低碳發(fā)展，發(fā)揮壓艙石的作用。

3.1.1 低碳開發(fā)利用

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

(1)應(yīng)大力發(fā)展節(jié)能減排技術(shù)，實現(xiàn)煤炭綠色開采。主要采用高能效開采技術(shù)和設(shè)備，在煤炭開采全生命周期開展余熱、余壓、節(jié)水、節(jié)材等綜合利用節(jié)能項目，提高煤炭資源開發(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。通過細(xì)化煤炭先進(jìn)產(chǎn)能結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)，實施減量替代來加大晉陜蒙新千萬噸級礦井代替其他產(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。我國具有豐富的煤礦區(qū)煤層氣資源，14個大型煤炭基地的煤層氣原地資源量為12.17萬億m3，2020年煤層氣抽采量213億m3，利用量僅為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)通過設(shè)立能源轉(zhuǎn)型投資基金，布局新能源項目，并適當(dāng)發(fā)展氫能源、儲能等產(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)不出來的化工產(chǎn)品。

3.1.2 生態(tài)修復(fù)

未來要實現(xiàn)采煤對生態(tài)環(huán)境的近零擾動，進(jìn)一步減少廢棄物排放。

(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，實施井下充填，減少地表塌陷和植被破壞。

(3)加強廢棄物循環(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)鼓勵煤炭企業(yè)積極承擔(dān)國土綠化行動責(zé)任，利用荒山、荒漠等地區(qū)開展植樹造林，以增加森林碳匯規(guī)模，可抵消一部分煤炭開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)量要求越來越高，應(yīng)該高度重視煤炭生產(chǎn)端和消費端的協(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、源頭控制散煤消費與燃燒，科學(xué)規(guī)劃“煤改氣”“煤改電”，在終端能源消費中，將加快由電力、天然氣替代煤炭的直接消費利用。

(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，帶動上下游行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈碳協(xié)同減排，完成煤炭消費由粗放型向技術(shù)密集型行業(yè)轉(zhuǎn)型。

3.1.4 融入碳市場

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

我國于2011年開始在7個省市開展碳排放交易試點，并于2014年全部啟動線上交易。截至 2019 年末，7個試點省市碳市場配額累計成交量達(dá)到3.56億t，金額超過73億元。2021年2月，生態(tài)環(huán)保部正式實施《碳排放權(quán)交易管理辦法(試行)》，標(biāo)志著全國碳市場建設(shè)步入正軌。根據(jù)測算，未來我國碳市場的交易量將達(dá)到30億～40億t/a，根據(jù)目前碳排放權(quán)交易價格平均在20～50元/t來看，碳排放權(quán)交易市場體量將達(dá)到近千億的規(guī)模，市場前景廣闊。因此，煤炭行業(yè)必須高度重視碳市場建設(shè)。

(1)積極融入碳市場，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，強化全生命周期碳循環(huán)動態(tài)監(jiān)測，積極適應(yīng)氣候變化下碳排放配額規(guī)則，實行基于碳排放強度的項目審批管理機制，積極布局低碳轉(zhuǎn)型項目。

(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機制，促進(jìn)碳交易市場交易量水平的提升，主動融入碳排放權(quán)交易市場建設(shè)與煤炭行業(yè)碳排放實施方案制定，有利于煤炭企業(yè)節(jié)能減排和實現(xiàn)碳中和目標(biāo)。

3.2 技術(shù)突破：2030-2050年

該階段煤炭消費將會加速下降，煤炭行業(yè)加快研究負(fù)碳技術(shù)，向新能源、儲能、氫能等領(lǐng)域轉(zhuǎn)型來實現(xiàn)低碳發(fā)展，實現(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)和居民生活對能源需求的同時，不僅不會增加二氧化碳排放，還能額外消耗一定的二氧化碳，是實現(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)。目前全球大約運營20個商業(yè)化CCUS項目、規(guī)劃建設(shè)約30個項目。我國大型煤電企業(yè)也相繼開始CCUS技術(shù)研究，例如國家能源集團(tuán)、中國華能集團(tuán)等示范項目在熱電廠實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行，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、運輸、儲存以及最后的利用或封存成本，不同的項目成本區(qū)別較大。突破以二氧化碳為原料的循環(huán)利用技術(shù)瓶頸將是未來研究的重點，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。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)用市場相當(dāng)有限，但未來開發(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，實現(xiàn)商業(yè)化運作，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 新能源與儲能技術(shù)開發(fā)

碳中和目標(biāo)的提出必將加快推動煤炭企業(yè)向風(fēng)電、太陽能發(fā)電等新能源的跨越式發(fā)展，對儲能發(fā)展帶來新的機遇。目前光伏風(fēng)電正處于成長期的中后期，正在進(jìn)行大規(guī)模推廣，儲能裝置正處于從0到1的階段，臨近商業(yè)爆發(fā)期拐點，有望從示范性應(yīng)用轉(zhuǎn)向運營性應(yīng)用，可實現(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、太陽能發(fā)電總裝機12億kW以上的目標(biāo)，預(yù)計未來10年，風(fēng)電、太陽能發(fā)電合計年均至少新增規(guī)模6 700萬kW以上，才能實現(xiàn)12億kW以上的目標(biāo)。若按5%的配置儲能比例測算，2030年風(fēng)光新能源將新增配套儲能34 GW以上，未來發(fā)展空間巨大。因此，一方面應(yīng)該加快發(fā)展“新能源+儲能”技術(shù)，重點在技術(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)行長時間、大規(guī)模存儲。

3.3 碳匯期：2050-2060年

煤炭在該階段將作為備用能源，消費下降趨勢將會減緩，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

主要通過探索建立零碳示范礦區(qū)和加快煤炭行業(yè)轉(zhuǎn)型，來實現(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，重點打造“井下無人、地上無煤”的煤炭工業(yè)5.0時代，研究形成配套建設(shè)的體制機制。圍繞“零碳示范礦區(qū)”開展勘察設(shè)計、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，實現(xiàn)礦區(qū)資源開發(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)消費布局。煤炭行業(yè)未來的重點轉(zhuǎn)型方向是打造煤炭資源清潔轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)與新的煤炭消費市場，將煤炭資源從能源轉(zhuǎn)向原料。未來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，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，我國因煤礦開采損毀土地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，要通過增加礦區(qū)自然碳匯能力和加強采煤沉陷區(qū)生態(tài)修復(fù)來增加碳匯。

(1)增加礦區(qū)自然碳匯能力。主要通過加大礦山生態(tài)環(huán)境綜合治理力度，開展礦山、矸石山、荒山和礦區(qū)土地的碳匯開發(fā)，加大植樹造林力度，擴(kuò)大碳匯規(guī)模。實現(xiàn)礦區(qū)資源開發(fā)與生態(tài)文明建設(shè)相協(xié)調(diào)、經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展與生態(tài)效益相統(tǒng)一，帶動礦山企業(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)旅游開發(fā)、其他休閑旅游開發(fā)利用模式，在增加碳匯的同時也能創(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)前煤炭仍是國家能源安全的基石，盲目放棄煤炭并不可行，綠色開采、科學(xué)用煤才是保障實現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵。因此，煤炭行業(yè)要加強頂層設(shè)計、加大科技與人才保障、加快轉(zhuǎn)型升級和高質(zhì)量發(fā)展，做好碳中和這篇大文章。

4.1 加強頂層設(shè)計

(1)投入與產(chǎn)出同步，推進(jìn)質(zhì)量變革。進(jìn)一步加強規(guī)劃引領(lǐng)，不能簡單地將“去煤化”“去煤電”硬著陸，應(yīng)該制定不同節(jié)點的煤炭行業(yè)減排目標(biāo)、實施路徑與行動方案，合理配置煤炭與其他能源的競爭合作關(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)動力變革。結(jié)合國家碳市場建設(shè)、綠色金融體系構(gòu)建等工作，以良性機制實現(xiàn)煤炭行業(yè)碳減排交易，從而以市場化的手段倒逼煤炭企業(yè)節(jié)能減排和優(yōu)化升級[14]。

4.2 加大科技與人才保障

(1)煤炭企業(yè)要加強科技創(chuàng)新，將關(guān)鍵性低碳和負(fù)排放技術(shù)的長期發(fā)展規(guī)劃納入我國碳中和發(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，加強變革性技術(shù)研發(fā)和戰(zhàn)略性技術(shù)儲備，進(jìn)一步促進(jìn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。

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

(3)加大對優(yōu)勢科研機構(gòu)和團(tuán)隊支持力度，建立穩(wěn)定支持機制，完善技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)主體布局，設(shè)立國家重點實驗室和技術(shù)創(chuàng)新中心，建設(shè)科技信息資源平臺。

4.3 推動加快轉(zhuǎn)型升級

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

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

(2)建立碳排放智能監(jiān)測預(yù)警機制，實行嚴(yán)格的碳減排指標(biāo)核查、考核制度體系，積極主動退出一批煤礦高耗能項目，進(jìn)一步壓控煤炭消費總量和強度雙控指標(biāo)。

(3)推動生態(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。