【兩會聲音】專訪全國政協委員、中國工程院院士劉中民:多角度發展煤化工,緩解石油對外依存度過高難題,在構建能源創新體系方面加強頂層設計

  來源:每日經濟新聞

  發布時間:2022-03-12

  每經記者 李明明 每經編輯 陳旭

  2021年夏秋之際,在一些地方大幅度“去煤炭化”后,部分地區遭遇“拉閘限電”,這也在一定程度上表明,當前煤炭在我國能源安全穩定供應中仍具有“壓艙石”的作用。

  今年的政府工作報告提出,要加強煤炭清潔高效利用,有序減量替代,推動煤電節能降碳改造、靈活性改造、供熱改造。

  2022年,處于低碳綠色轉型中的煤炭行業如何才能確保能源安全穩定供應?煤炭行業的定位未來會發生怎樣的變化?我國在煤化工領域的最新研究成果如何?

  針對這一系列焦點話題,全國兩會期間,《每日經濟新聞》(以下簡稱NBD)記者對全國政協委員、中國工程院院士、中國科學院大連化學物理研究所所長劉中民進行了專訪。

  劉中民告訴記者,我國的資源稟賦決定了煤化工在能源生產及工業利用中仍將發揮較長期作用。隨著需求的增加,煤炭原材料化的比例會逐漸增加,煤炭將由單純的能源,向能源與原料并重的方向發展。

  全國政協委員、中國工程院院士、中科院大連化物所所長劉中民 受訪者供圖

  減煤的同時利用方式也要變革 科技創新為煤炭加工轉化帶來巨大空間

  NBD:2022年全國兩會期間,您能透露一下提交了關于哪些方面的提案嗎?

  劉中民:我一共準備了三個提案,一個是關于“雙碳”的,另外兩個是關于科技創新的。第一個提案是建議在典型區域先期開展“雙碳”的綜合示范;第二個提案是建議設立一個顛覆性科技創新的國家專項基金;第三個提案是建議探索科技成果證券化來促進科技研究與資本的對接。

  NBD:當前煤炭在我國能源消費中占比大約是57%,長遠看,您認為煤炭行業和化石能源會趨于消失嗎?煤炭行業未來是否還有機遇?

  煤炭在我國能源結構中的占比近年來持續降低

  劉中民:人類社會實際上是一個以碳物質為基礎的社會,莊稼、森林以及人體等都含了大量的碳,這些碳可以用不排放二氧化碳的方式去利用它。

  雖然有機構預測我國在2060年實現碳中和的情形下,煤炭消費量將降至約3億~5億噸/年的水平,但真正的碳利用量絕不只有這個數,實際上要多很多。因此我們要減煤降碳,但并不是要完全“去煤化”。

  之所以要減煤,是因為目前煤炭的利用方式主要是燃燒發電,這一過程必然會排放二氧化碳。但如果是采用另外的利用方式,也未必一定就會產生那么多污染物,關鍵是利用的方式需要變革。我們不太可能用現在的技術來做40年后的推論, 在40年間,科技創新會帶來巨大的空間。

  當前二氧化碳產生的環境問題和氣候問題,隨著科技進步,有些問題會逐步得到解決。只要人類對碳有需求,我并不認為煤炭和化石能源行業會逐漸消失。

  煤炭也不是只能用來發電,它還可以用作原料,后者的二氧化碳排放會更少一些。

  現代煤化工是以煤為主要原料生產多種清潔燃料和基礎化工原料的煤炭加工轉化產業,目前,我國現代煤化工行業技術整體位于世界領先水平。

  我國的資源稟賦決定了煤炭在能源生產及工業利用中仍將發揮較長期的作用,不僅要起到保障我國能源安全和產業鏈、供應鏈穩定的作用,也要注重彌補我國石油不足所造成的結構性缺陷?;诖?,當前最重要的是以技術創新促進自身清潔化、低碳化的同時,也要促進相關高能耗工業轉型升級。

  在我國“雙碳”目標及能源結構轉型的背景下,煤化工產業將進一步向清潔化、低碳化發展,重點發展與新能源制氫耦合技術、煤炭/合成氣直接轉化制燃料與化學品技術等,將綠色理念貫穿于整個生產過程,最大程度減少對生態環境的污染和碳排放,降低生產成本。

  多角度發展煤化工可緩解我國石油對外依存度過高的局面

  NBD:去年,我國局部地區出現拉閘限電現象,該如何解決能源轉型過程中化石能源短缺的問題?

  劉中民:我國“富煤貧油少氣”的能源資源稟賦導致除煤炭以外,化石能源對外依存度偏高。

  在目前地緣政治背景下,化石能源進口不排除存在斷供的風險,而可再生能源的產能又難以滿足全國14億人的用能,因此我國仍需要煤炭、石油等化石能源來保障能源供需的平衡,以及經濟社會發展的基本需求。在全國已探明的化石能源資源儲量中,煤炭占94%左右,仍然是當前我國能源供應中的“壓艙石”和“穩定器”。

  需要引起注意的是,作為原料的煤炭占我國煤炭消費量的比例仍然較低。隨著需求的增加、煤化工技術的進步、控煤政策、碳減排壓力及環保要求不斷提高,我認為煤炭原材料化的比例會逐漸增加,煤炭將由單純的能源,向能源與原料并重的方向發展。

  如圖所示,除2021年以外,近年來我國原油進口均呈現逐年升高的趨勢

  從這些角度發展煤化工,也可緩解我國石油對外依存度過高的局面,還可以實現我國能源化學品生產的多元化。

  煤化工領域處于大規模推廣應用期 需加速清潔高效轉化技術突破

  NBD:能源結構低碳化發展是一項重要任務。煤炭產業未來如何才能發揮優勢,生產適合煤化工特點的產品?

  劉中民:我國在煤化工領域已經形成了一批核心技術,正處于完成工業示范并大規模推廣應用的有利時期。同時,需要通過技術創新加強新產品開發,通過延伸產業鏈發展高附加值、精細化、差異化的產品。

  我認為,未來煤化工領域的重點是以甲醇轉化為平臺,耦合石油基原料(苯、甲苯、石腦油等),實現烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學品/燃料的合成技術變革,踐行煤化工與石油化工的協調發展,構建合理的產業結構。

  近年來,我國煤化工產業規模實現快速增長。2018年,煤制油、煤制烯烴、煤制氣、煤制乙二醇產能分別達到1138萬噸/年、1112萬噸/年、51億立方米/年、363萬噸/年。

  從企業的經濟效益來看,目前煤制烯烴占有優勢。從發展態勢上看,煤制乙二醇、乙醇等含氧化合物最近關注度較高。2018年10月,全球首套焦爐尾氣制乙二醇裝置在鄂托克經濟開發區開工建設。2019年6月13日,全球首套50萬噸/年煤基乙醇項目在陜西榆神工業區全面開工建設。

  2018年,中國科學院啟動了“變革性潔凈能源關鍵技術與示范”A類戰略性先導科技專項,由中科院大連化物所牽頭,聯合中科院內多個能源領域研究所具體實施。

  該項目從“清潔低碳、安全高效”國家能源體系頂層設計的角度,布局一批潔凈能源領域關鍵技術及示范項目,推動構建與我國能源資源相適應的“中國特色”能源結構。

  平煤神馬集團打通了從煤焦到尼龍化工、碳材料、硅材料和氫能等多條全球一流的煤基產業鏈 圖片來源:新華社

  NBD:您此前建議,在國家層面設立跨領域綜合交叉的碳中和重大科技專項,加快形成全面支撐我國實現“雙碳”目標的技術體系,這方面您有何具體的設想?

  劉中民:建議國家成立專門的領導小組,加強全局性頂層設計,充分發揮舉國體制優勢,構建新型創新體系,在一盤棋下繪制能源發展路線。具體包含以下幾個方面:

  首先要跨領域系統化部署碳達峰、碳中和重大科技研發任務,推進跨領域綜合交叉,打破能源與其他行業、能源內各分系統間相互獨立分割的局面,解決控煤問題中依靠單個領域科技發展難以突破的跨系統問題,遠近結合,明確戰略高地,謀劃關鍵核心技術的突破路線。

  其次,在“十四五”期間,要加速發展大規模儲能技術和現代電網智能調控技術,解決大規模新能源和分布式發電并網消納問題,形成以新能源為主體的新型電力系統,適應新能源電力生產、輸送、并網和消納環節的大規模、高比例特性。

  第三,要加速煤炭清潔高效轉化技術突破與集中示范,突破合成氣一步法轉化高值化學品、煤制芳烴、煤炭分級分質利用關鍵核心技術。

  第四,中遠期要加快推進實現煤炭減量發展的關鍵技術,突破鋼鐵、化工、水泥、有色等難減排行業的零碳/低碳流程再造技術;部署前沿性和顛覆性技術,如先進核能、光電催化制氫、跨系統耦合集成與優化、大規模低成本二氧化碳捕集利用和封存(CCUS)等技術的創新、研發與突破,為深度減煤提供技術支撐。

  建議開展能源、產業、社會綜合發展示范區 同時加大對儲能支持力度

  NBD:此前陜西省榆林市曾經作為試點地區創建國家級能源革命創新示范區,以充分發揮能源富集地區對國家能源安全的保障作用。您認為還有哪些地區適合開展這樣的示范區?

  劉中民:我國實現“雙碳”目標是一個系統性的事情,每個地區都要作出自己的貢獻,雖然目標一致,但是貢獻的路徑可能是不一樣的。

  榆林地區煤炭、石油、天然氣、風能、光能都很豐富,所以這些能源的耦合就可以既支撐產業發展,又能實現低碳化。

  還有一些地區,比如遼寧既有海上風電的潛力,又有核電以及強大的工業體系,既是東北重工業基地,又是能源的輸出省份,它的綜合碳減排,不僅牽涉到能源結構的變革,也牽涉到我國主要高能耗工業的流程再造和變革性的升級。

  所以在遼寧示范的意義,就是在“雙碳”的大背景下,走出能源工業高度耦合的一條綠色發展道路,它對別的類似場景也有很好的借鑒意義。

  再比如青海,當地的可再生電力大概占了電力系統的70%。在火電逐漸被替代、可再生電力逐漸增加的背景下,如果青海做了“雙碳”的綜合示范,為下一步全國發展也會帶來很廣泛的借鑒意義,所以我建議在有特色地區優先開展能源、產業、社會綜合發展的示范區。

  NBD:目前,可再生能源存在能量密度低、時空分布不均衡、不穩定、成本較高等特點,成為其規?;瘧玫钠款i,您認為要如何應對和解決這些問題?

  劉中民:新能源如風能、太陽能等普遍存在能量密度低,在低負荷運轉時穩定性差等問題,難以自成體系或通過自身技術進步提供穩定的能源供應。

  因此我建議通過頂層統籌部署,打破現有能源領域行業板塊壁壘,推動各能源系統間資源優勢的合并,協同解決新能源大規模應用和化石能源清潔低碳發展問題,重點發揮氫能、儲能等在整個新能源體系中的紐帶作用。

  國家和地方需要加大對儲能產業發展的支持力度,營造有利于儲能產業發展的電力市場機制,明確儲能應用的市場準入條件和主體地位。同時借助人工智能驅動大電網安全辨識與控制,提升電力系統的安全性、可靠性和靈活性。

  相比太陽能、風能等,氫能作為二次能源更便于儲備、運輸,是“能源互聯網”中的重要紐帶。通過新能源電解水制氫技術實現零碳排放制取綠氫,利用氫的能量和物質雙重屬性,構建綠氫與煤化工耦合、綠氫與二氧化碳催化轉化制取油品和大宗化學品、氫能汽車、氫能發電、氫能冶煉等綠色工業體系。

  此外,還要重點突破電解水制氫、氫能綜合利用(存儲、運輸、使用等環節)關鍵技術,推進跨能源系統、跨產業的融合或替代,不僅有效地解決新能源電量消納問題,還可實現解決新能源的儲存、再分配問題,同時降低化石能源利用帶來的大量二氧化碳排放。

  我國東北、西北、西南地區擁有豐富的風能、太陽能和水能等,可積極推進可再生能源電解水制氫、儲氫、用氫的先行示范,以點帶面促進大規模、系統性的技術落地。

  與此同時,要發揮高等院校及科研院所在原理創新、方法創新、技術創新等方面的作用,充分釋放國家政策紅利,激勵氫能相關的先進技術成果在高碳排放地區的轉移轉化,加快高碳地區的低碳化發展進程。

  以下是該媒體報道地址:http://www.nbd.com.cn/articles/2022-03-12/2163563.html

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