煤炭是基礎能源和重要工業原料,是確保國家能源安全的堅實基礎。隨著國家出臺“雙碳”目標,“煤炭轉型”成為社會焦點,但應該準確把握方向,避免盲目推進。
一、現實很無奈:煤炭成為中國實現“雙碳”目標的關鍵難題
中國能源資源稟賦特點,決定未來能源結構難以在短期內得以根本性改變。
2021年,中國煤炭消費超過40億,在一次能源消費中占比仍然高達56%,煤炭利用產生的碳排放約占化石能源消費碳排放的70%以上。
在電力來源方面,中國煤炭發電長期占據主體地位。
以2021年數據為例,中國煤炭發電裝機占比為46.7%,發電量占比約為60%,而且排放大量的二氧化碳等溫室氣體,發電用煤占全國煤炭總消費的占比超過50%。
中國煤炭的燃料發電技術水平位居世界領先地位,但是從總體上來說,中國燃煤發電效率還是偏低,目前發電效率普遍低于50%。
下面看一看幾個數據,以此來支持上述觀點。
2015年,中國燃煤電廠供電煤耗為315克標準煤/千瓦時。
2022年上半年,中國燃煤電廠供電煤耗為299.8克標準煤/千瓦時。
很顯然,中國煤炭發電效率確實在逐步提高,但是與目前最先進的燃煤電廠供電煤耗270克標準煤/千瓦時相比,供電煤耗仍有提升空間。
由于中國供電煤耗指標偏高,因此增加了污染物和二氧化碳的排放,而碳捕集封存(CCS)技術應用仍然停留在示范工程階段,尚未大規模推廣和利用。
盡管中國煤炭發電在節能降耗、二氧化碳減排等方面取得了顯著成效,但是煤炭發電產業仍然是二氧化碳的最大排放源。
隨著國家推進“雙碳”目標的實施,客觀上需要逐步建立新型的電力系統,煤炭發電清潔、高效、靈活和低碳轉型的步伐需要進一步加快。
為了實現“雙碳”目標,加快煤炭轉型勢在必行,趨勢難以逆轉,是推進國家能源轉型和實現國家經濟高質量發展的必然選擇,但是難度將異常巨大。
二、近年來中國煤炭轉型正在提速并取得明顯成效
由于近年來國家出臺了很多推進煤炭產業轉型發展的政策,因此煤炭轉型并沒有消極等待,也沒有停滯不前,已經逐步開始,而且取得了明顯的成效。
1.生產效率快速提升
煤炭生產效率,也叫煤炭生產工效,是指平均一個工作人員工作一天的煤炭產量。
從歷史上來看,中國煤炭生產技術不斷取得進步,推動煤炭生產機械化水平不斷提高,煤炭開采由傳統人力人工作業轉向機器作業,生產效率不斷提高。
2021年,中國大型煤炭生產企業的煤炭開采機械化程度提高到98.95%,基本上全部實現了煤炭生產的機械化。
另外,中國煤礦單井產量規模也逐年提高,規模效益十分明顯,也直接或間接地帶動了煤炭生產效率的快速提升。
2021,中國煤礦單井產量規模提高到約92萬噸/年。
在煤炭生產機械化和煤炭生產規模化的綜合帶動下,中國煤炭生產效率持續得到提升,有如下數據對比為證。
2012年,中國原煤生產效率為6.43噸/工。
到了2021年,中國原煤生產效率提高到8.79噸/工,比2012年顯著提高了36.7%。
中國逐漸建成了一大批高度現代化的大型煤礦,部分煤礦的煤炭生產俠侶達到國際同類條件煤礦的領先水平。
2.煤炭智能化和綠色化生產取得初步成效
在過去幾十年,中國煤炭開發產業基本上以高勞動強度和犧牲生態環境為代價的生產方式為主,走了一條粗放式發展的道路。
最近一些年,中國煤炭產業技術不斷進步,開采從業人員逐漸減少,國家對生態環境保護和碳排放約束不斷增強,迫使煤炭產業逐漸向智能綠色發展轉變。
在此背景下,中國各級政府非常重視煤炭轉型發展,推進煤炭生產方式轉變,尤其重視煤炭生產向智能化方向發展,并且已經初見成效。
在煤炭生產智能化方面,中國煤炭系統高度重視技術創新,以智能技術改造傳統作業技術,不斷推進煤炭生產各個環節的智能化水平,逐漸形成了智能化煤礦。
截至2021年年底,中國已經有400多處煤礦開展了智能化建設,建成了813個智能化采掘工作面,一些煤礦實現了“有人巡視、無人操作”的智能化開采。
在煤炭綠色化開采方面,中國煤炭行業持續推進綠色礦山建設,2021年煤炭礦區的土地復墾率達到57%,截至2021年底,有284家煤炭企業納入中國綠色礦山名錄。
隨著機械化和智能化水平不斷提高,中國煤礦生產能耗指標逐年降低,2021年大型煤礦原煤生產綜合能耗和綜合電耗分別下降到10.4千克標煤/噸和20.7千瓦時/噸。
另外,中國煤炭開發過程溫室氣體排放呈下降趨勢。
2010年,中國平均生產1噸煤炭溫室氣體排放量為226.7千克。
到了2020年,上述排放指標下降到151.1千克,可見下降趨勢十分明顯。
3.煤炭發電節能減排的工作成效顯著
作為基礎性電源,在過去幾十年,中國煤炭發電為支撐經濟社會發展提供了堅強電力保障,但是煤炭發電導致生態環境不斷惡化,也是二氧化碳排放的主要來源。
為減少煤炭消耗和污染物排放,積極解決各地霧霾頻發問題,著力改善空氣質量,中國政府先后印發了《煤電節能減排升級與改造行動計劃(2014—2020年)》和《全面實施燃煤電廠超低排放和節能改造工作方案》。
經過多年的艱苦努力,中國煤炭發電的節能減排工作取得了顯著成效。
截至2021年年底,中國達到超低排放限值的煤炭發電機組約為10.3億千瓦,占全國煤炭發電總裝機容量的93%。
以2021年數據為例,中國煤炭發電節能減排效果明顯,具體數據列舉如下:
電力煙塵、二氧化硫和氮氧化物的排放量分別約為12.3萬噸、54.7萬噸和86.2萬噸,較2015年分別下降了69%、73%和52%。
6000千瓦及以上火電廠供電煤耗為301.5克標準煤/千瓦時,較2015年下降了13.5克標準煤/千瓦時,相當于2021年電煤消耗減少了9500萬噸。
單位發電量二氧化碳排放約為828克/千瓦時,較2015年下降了22克/千瓦時。
根據中國電力企業聯合會數據,中國在2006-2021年期間,通過供電煤耗降低減少二氧化碳排放約89億噸,有效減緩了電力行業二氧化碳排放量的增長勢頭。
4.煤炭發電靈活性改造取得進展
近年來,中國風能發電和太陽能發電產業得到了快速發展,裝機規模和發電規模不斷擴大并大量并入電網,導致電力供應的不確定性大幅增加。
為了保障電力供需平衡和維護電力系統運行的安全穩定,確保經濟社會發展對電力需求增長的需要,必須配置充足的靈活調節電源。
雖然獲取靈活性電源的途徑或方式不少,但是煤炭發電仍然是中國目前乃至將來較長時期內最重要、最可靠、最方便和最穩定的靈活性電源。
當前,中國抽水蓄能裝機在電力系統中的占比只有1.5%,如果單純依靠抽水蓄能來作為靈活性電源,顯然在短時期內根本沒有可能。
至于其他可以作為靈活性電源的方式,比如天然氣發電和生物質發電等在電力系統中的占比更是甚微,更是難以擔當電力系統調節之大任。
還有一些其他儲能方式,比如電化學和電動車等新型儲能技術或方式目前仍然處于起步階段,在短時期內無法得到快速發展。
由上所述,中國電力系統客觀上要求煤炭發電機組發揮靈活性的電力調節作用,以便助力新能源發展和新型電力系統建設。
最近一些年,中國加快了煤電靈活性改造工作,煤電機組最小發電出力從50%-60%的額定容量可以降低到30%-35%,部分機組甚至可降低到20%-25%。
截止到2021年底,中國煤電靈活性改造規模超過了1億千瓦,電力系統靈活調節能力大大提高,促進了可再生能源發展。
5.煤礦安全生產形勢大大好轉
由于中國煤炭資源普遍埋藏較深,因此煤炭開采以井工煤礦為主。
從歷史數據來看,中國煤炭安全生產指標長期保持高位,也造成了極其負面的社會影響,社會民怨較大,地方政府承壓,企業經營損失很大。
隨著煤礦瓦斯、沖擊地壓、水害、火災等防治體系不斷完善,先進技術裝備取得重大突破并大規模推廣應用,2021年中國原煤生產百萬噸死亡率下降到0.044,較2010年下降了94.1%,年均下降超過了22%。
目前,中國某些現代化大型煤礦的安全生產水平已基本與發達國家同等開采條件的煤礦持平,說明中國煤炭安全生產形勢已經大大好轉。
三、煤炭轉型需要正確處理幾個重要關系
在未來相當長時間內,中國經濟將逐步轉向高質量發展階段。
與此相對應,中國將從工業文明建設轉向生態文明建設,重點方向是實現“碳達峰”和“碳中和”目標,促進經濟社會綠色轉型,實現生態環境質量改善。
在此大趨勢之下,中國必須實施煤炭轉型戰略,但是需要處理幾個重要關系。
1.行政力與市場力之間的關系
2016年2月,《國務院關于煤炭行業化解過剩產能實現脫困發展的意見》正式發布,《意見》明確了煤炭行業去產能的工作任務,嚴控新建煤礦項目以及新增產能,淘汰落后產能,引導相關煤礦有序退出。
上述文件,核心是去煤炭產能,但其實也是要求煤炭轉型的開始。
目前,中國煤炭行業矛盾逐漸顯現,其中產能過剩問題十分突出。
中國在最近幾年煤炭轉型中,出現了行政化、運動式的“一刀切”、操之過急、相關政策的協調性不夠、缺乏整體的全盤考慮等等問題,導致2021年下半年在全國較大范圍內出現了“煤荒”和“拉閘限電”等現象。
在過去煤炭轉型過程中,國家過度重視了行政力,忽視了市場力,主要采取與地方政府簽訂合同和項目審核制等行政方式控制煤炭產能。
在我看來,過度迷信行政力絕對不合適,但是“自由市場崇拜論”也不可取,必須將有形的手和無形的手緊密結合起來,讓“兩只手”共同發揮作用。
由于中國特有的經濟體制,要解決煤炭轉型問題,必須將市場手段和行政手段很好地結合起來,政府與市場共同發力,缺一不可。
同時,要更好發揮各級政府的作用,強化市場監管,加大執法力度,保持高壓態勢,對違法違規行為嚴肅查處,逼迫煤炭轉型,讓落后產能有序退出。
國家應該加快提升節能環保爐具的普及率,淘汰低效和落后產品,在清潔取暖不能覆蓋的區域,采取潔凈型煤與專用爐具配套銷售方式實現清潔燃燒,鼓勵生物質供暖、“太陽能+”、水源熱泵、“民用清潔爐具+太陽能+儲熱水箱”等民用供暖等。
2.去除落后煤炭產能與釋放先進煤炭產能之間的關系
目前,中國煤炭產業已經從原來長期的大中小煤礦并舉、中小煤礦為主,逐漸轉到了大型現代化煤礦為主。
由此可見,煤炭去產能要堅持去除落后產能,有效地釋放部分先進產能。
煤炭安全生產是紅線,也是底線,減量置換是新增煤炭產能的基本要求,任何釋放煤炭產能的措施,都必須以安全生產和減量置換為前提,進而實現企業升級。
煤炭去產能既是主動減量的過程,又是盤活存量的過程,必須突出調整結構,把資源儲量少、賦存條件差、安全生產無保障、扭虧無望的僵尸煤礦淘汰掉,把安全、高產、高效的煤礦留下來。
在煤炭去產能的同時釋放先進產能,主要是為了保障冬季供暖、供氣和發電生產的用煤需要,確保能源安全和經濟運行穩定。
3.去煤炭產能與穩供應之間的關系
在煤炭轉型尤其是煤炭產能退出過程中,煤礦后續的一系列問題比較突出,比如出現市場供應波動、礦區就業問題突顯以及地方經濟受損等問題。
隨著國際經濟增速放緩,能源結構不斷優化,煤炭需求增長空間有限,煤炭產能大于需求的局面不會改變。
但是,煤炭轉型將是供給側結構性改革的長期任務,需要穩步推進,尤其是確保煤炭穩定供應這一基本底線不動搖。
要準確把握煤炭轉型與煤炭穩定供應的關系,要理解產能和產量之間的關系。
產能是生產能力,產量是實際的生產數量。
政府為應對煤炭市場波動提出的穩供應并不是增加煤炭產能,而是釋放產能、適當增加煤炭產量,去產能和穩供應之間并不矛盾。
此外,煤炭去產能去的是落后產能,而穩供應釋放的是符合相關標準的先進產能,為應對煤炭市場的短期波動而出臺的穩定供應政策應以不影響煤炭轉型的總體目標的完成為基本原則,切忌顧此失彼。
4.去煤炭產能與穩價格之間的關系
最近幾年來,煤炭價格出現了較大波動,甚至個別時期出現了價格快速上漲的局面,導致電力企業成本壓力過大,進而引起社會對煤炭轉型政策的擔憂。
其實,煤炭價格的回升有利于煤炭企業經營狀況的改善,有利于煤炭企業可持續發展,也為煤炭轉型工作奠定了良好的基礎。
煤炭價格的過快上漲可能引發落后產能的復產,而煤炭價格如果持續保持低位運行,煤炭企業發展后勁受到影響,整個行業將不會健康平穩發展。
因此,在煤炭轉型過程中,必須將煤炭價格始終穩定在合理的區間內。
要積極引導煤炭及相關企業建立長期穩定、互惠互利的合作關系,促進煤炭價格回歸合理區間,保持基本穩定,為煤炭轉型政策奠定良好的基礎。
5.煤炭轉型與氣候、生態和環境保護之間的關系
2017年8月21日,環保部聯合六省市下發《京津冀及周邊地區2017-2018年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》,要求10月底前全部“2+26”城市完成以氣代煤、以電代煤300萬戶以上。
然而,行動方案的實際改造量遠遠超過300萬戶,京津冀及周邊“2+26”城市共有394萬戶完成“煤改氣”和“煤改電”的“雙替代”改造任務,其中計劃外的改造接近100萬戶,規模之大和任務之重,超出想象。
由于天然氣供應十分緊張,很多改造用戶并沒有真正的使用上天然氣。
根據估算,從2017年的天然氣消費總量上看,由于“煤改氣”而帶動的天然氣消費規模的增加大約有136億立方米,導致在華北地區出現了比較嚴重的“氣荒”,進而造成了非常不利的社會影響。
從整體規模上看,2017年由于“煤改氣”而帶來的煤炭消費減少量大約是3542萬噸原煤,隨著“煤改氣”工程的繼續推進,對煤炭消費總量還會有所沖擊。
2021年,由于國家快速推進“雙碳”目標,各地政府紛紛相應,導致煤炭消費控制趨緊,進而導致范圍比較大的“煤荒”和“電荒”的出現,迫使中央政府不得不改變或調整煤炭產能政策,再度釋放了較大規模的煤炭產能。
未來穩妥推進“雙碳”目標,確保國計民生的安全穩定,國家應該科學把握能源轉型和生態環保工作的節奏,不要消極怠工,更不能搞一陣風式、大窩風式、運動式和群眾式運動,也不應該搞全國一刀切。
從煤炭生產發展來看,智能綠色必將成為未來大趨勢。
6.煤炭與替代能源之間的關系
針對國家整體“雙碳”目標的推進過程,必須大力推動煤電靈活性改造,確定由主體性電源向系統調節性電源轉型。
2021年10月,國家發展改革委、國家能源局聯合印發了《全國煤電機組改造升級實施方案》,明確提出“十四五”期間,煤電節能降碳改造規模不低于3.5億千瓦、供熱改造規模力爭達到5000萬千瓦、靈活性改造完成2億千瓦。
如果上述實施方案真正落實或落地,那么預計節約煤炭消費5000萬噸以上,提升新能源消納能力5000萬千瓦以上。
國家應該建立跨區電力調峰和電力資源共享機制,保障清潔能源優先上網,緩解棄風、棄光和棄水等,逐步降低電煤消耗。
要建立電網調峰機組的激勵機制,完善清潔電力交易市場體系,切實鼓勵清潔電力發展,盡快形成清潔電力快速發展的價格機制。
同時,國家要制定和完善節能降耗標準,建立強約束、硬考核的機制,逐步減少電力行業對煤炭發電的需求。
還有,在煤炭對外貿易方面,處理好國產煤炭與進口煤炭之間的關系,兩者之間需要有機結合,避免內外競爭無序。
7.燃料煤炭與原料煤炭之間的關系
煤炭轉型需要考慮煤炭屬性,煤炭是燃料,煤炭也是化工原料。
在未來煤炭轉型過程中,顯然煤炭的能源屬性將逐步下降,而原材料屬性將得到逐步加強,這是煤炭轉型的必然趨勢,而且難以逆轉。
目前,中國煤化工發展參差不齊,有先進產能,也有落后產能,未來發展不應同等對待,應該區別對待,重點在于如何提高能效水平和如何實現減污降碳。
在有關煤炭效率提升方面,國家已經制定了《煤炭清潔高效利用重點領域標桿水平和基準水平(2022年版)》和《高耗能行業重點領域能效標桿水平和基準水平(2021年版)》,為煤化工產業高效和清潔的發展提供了可參照的標準。
在煤炭化工領域,總體能效水平還有很大潛力需要挖掘,需要進一步開展工作。
截至2020年年底,大約25%的煤制甲醇產能、大約40%的煤制乙二醇產能、大約19%的合成氨產能和大約40%的煤炭焦化產能的能效低于基準水平。
在二氧化碳排放方面,中國煤化工行業需要強化約束機制,努力降低排放量。
煤制油和煤制烯烴等煤化工項目碳排放強度是石油化工行業的3-8倍。
目前,中國煤化工項目方興未艾,假設目前所有在建和擬建項目投產,屆時煤化工耗煤量將非常大,現代煤化工產業有望進入“后煤炭時代”。
四、煤炭清潔高效利用是未來工作重點
煤炭作為燃料,必將成為歷史,這是中國煤炭產業的必然趨勢。
然而,煤炭并非一無是處,過分夸大煤炭的負面作用并非正確之舉,關鍵是要為煤炭產業未來發展找到正確路徑,而不是棄而不用。
毋容置疑,煤炭未來之路在于清潔高效利用。
自20世紀90年代開始,中國便開始重視煤炭清潔高效利用。
比如,中國及時成立了“國家潔凈煤技術推廣規劃領導小組”,出臺了《中國潔凈煤技術“九五”計劃和2010年發展綱要》。
黨的十八大以來,黨中央高度重視煤炭清潔高效利用,明確提出“四個革命,一個合作”能源安全新戰略和深入打好污染防治攻堅戰。
中國陸續頒布了《大氣污染防治行動計劃》、《關于促進煤炭安全綠色開發和清潔高效利用的意見》、《煤炭清潔高效利用行動計劃(2015—2020年)》和《能源技術革命創新行動計劃(2016—2030年)》等一系列政策文件。
自此,中國煤炭清潔高效利用正式上升為國家能源發展戰略。
當前,中國煤炭清潔高效利用的內涵正在不斷完善,發展方向已經基本明確,發展共識已經形成,各級政府的重視程度不斷提高。
在過去,中政府強調在煤炭利用環節制定高效、清潔的污染排放標準,應該說已經取得良好的效果,但是在綠色轉型發展方面還沒有足夠重視。
在未來煤炭清潔高效利用中,中國應該更加重視高效、綠色、低碳、降碳和固碳等發展,實現煤炭全過程、全要素的高效清潔利用。
2022年1月份,國務院印發了《“十四五”節能減排綜合工作方案》,提出實施煤炭清潔高效利用工程,針對實現“碳達峰”和“碳中和”目標,促進煤炭消費轉型。
中國煤炭清潔高效利用,可以概括為“三高三低”。
那么,“三高”是指什么呢?具體而言,就是高效率、高品質和高循環。
高效率,是指在煤炭利用各環節充分利用先進技術,做到煤質與不同用煤技術、裝備精準適配,實現利用或轉化效率大幅提高。
高品質,是指不斷應用具有經濟、社會和環境效益的新技術、新工藝,升級、改造、重塑煤炭利用產業,造就新業態,發展新產品。
高循環,是指不斷將煤炭利用過程產生的廢棄物變為可再利用的材料,形成“資源-產品-資源”的循環模式。
那么,“三低”又是指什么呢?具體而言,就是低消耗、低污染和低碳排放。
低消耗,是指煤炭利用各環節要嚴格控制能源消費強度、水資源消耗強度等,降低單位產品能源資源消耗。
低污染,是指大氣、水、固廢污染物排放濃度要低,實現清潔生產,達到近零排放。
低碳排放,是指要通過與可再生能源深度耦合以及碳捕集利用與封存技術來提升減少溫室氣體排放的能力,降低溫室氣體的排放量。
責任編輯: 張磊