我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)以煤炭為主，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56%以上。以2020年煤炭消費(fèi)為例，燃煤發(fā)電占52%，鋼鐵占17%，化工占8%。在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)資源。
6月底，全球規(guī)模最大的50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項(xiàng)目在陜西榆林榆神工業(yè)園區(qū)建成中交。該項(xiàng)目以煤為原料，生產(chǎn)無(wú)水乙醇并可聯(lián)產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。項(xiàng)目預(yù)計(jì)9月開始投料試車。投產(chǎn)后，每年可節(jié)約生物乙醇原料糧150萬(wàn)噸，對(duì)保障我國(guó)能源安全和糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。
煤炭、石油、天然氣，這些埋存在地下經(jīng)過(guò)數(shù)億年沉淀而形成的化石資源見(jiàn)證了人類工業(yè)革命以來(lái)的種種變遷。物轉(zhuǎn)星移，面對(duì)全球氣候變化的新挑戰(zhàn)，傳統(tǒng)化石能源將何去何從？如何安全穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)能源綠色轉(zhuǎn)型？
近日，《瞭望》新聞周刊記者專訪了中國(guó)工程院院士、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所所長(zhǎng)劉中民。他長(zhǎng)期致力于能源化工領(lǐng)域應(yīng)用催化研究與技術(shù)開發(fā)，為推動(dòng)我國(guó)現(xiàn)代煤化工綠色低碳發(fā)展持續(xù)貢獻(xiàn)科研動(dòng)力。
他告訴記者，煤炭是我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)主導(dǎo)資源，也是基礎(chǔ)工業(yè)主要的原料和燃料。近年來(lái)，我國(guó)在煤炭清潔高效利用技術(shù)方面取得了顯著的進(jìn)步，部分技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。未來(lái)，要以綠色低碳為導(dǎo)向，持續(xù)推動(dòng)我國(guó)能源體系安全轉(zhuǎn)型。
以煤為基 保障我國(guó)能源安全
《瞭望》：煤炭在我國(guó)能源資源中處于什么地位？
劉中民：我國(guó)化石能源資源稟賦為“富煤、貧油、少氣”。
從生產(chǎn)端來(lái)看，2021年我國(guó)能源的消費(fèi)量和產(chǎn)量分別為52.4億噸和43.3億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，能源自給率為83%，煤炭在其中發(fā)揮了主力軍的作用。
從消費(fèi)端來(lái)看，我國(guó)一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)仍以煤炭為主，煤炭消費(fèi)量占能源消費(fèi)總量的56%以上。我國(guó)煤炭主要用于燃煤發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)及化工原料。以2020年煤炭消費(fèi)為例，燃煤發(fā)電占52%，鋼鐵占17%，化工占8%。在未來(lái)較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，煤炭仍是我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中的主導(dǎo)資源。
我國(guó)能源資源稟賦決定著煤炭在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮壓艙石作用。煤化工承擔(dān)著彌補(bǔ)石油資源不足、保障能源安全的任務(wù)。特別在當(dāng)前復(fù)雜國(guó)際形勢(shì)下，煤制油氣及大宗化學(xué)品對(duì)保障國(guó)家能源安全及產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全具有極其重要的戰(zhàn)略意義。
《瞭望》：在我國(guó)現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)下，煤炭發(fā)揮保障能源安全壓艙石作用還需要突破哪些關(guān)鍵技術(shù)？
劉中民：經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期發(fā)展和國(guó)家持續(xù)支持，我國(guó)在大容量、高參數(shù)燃煤發(fā)電機(jī)組和煤直接液化、煤制烯烴等新型煤炭轉(zhuǎn)化等核心關(guān)鍵技術(shù)上已達(dá)到世界先進(jìn)水平，但在超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)、煤化工關(guān)鍵裝備等方面仍存在著較大差距。我們不僅要突破煤炭領(lǐng)域諸多關(guān)鍵技術(shù)門檻，還要破除各類能源之間轉(zhuǎn)化的壁壘，將煤炭放在能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型的全局中進(jìn)行統(tǒng)籌布局。
以煤為原料，通過(guò)氣化、液化、焦化等途徑制取油品和替代石油制取大宗化學(xué)品的現(xiàn)代煤化工，不僅可緩解石油供應(yīng)緊張局面，同時(shí)也可彌補(bǔ)現(xiàn)有石油加工與石油化工行業(yè)的結(jié)構(gòu)性缺陷，促進(jìn)工業(yè)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)；緊急情況下還可為油氣供應(yīng)提供重要支撐。通過(guò)以合成氣、甲醇轉(zhuǎn)化為平臺(tái)，發(fā)展合成氣直接生產(chǎn)大宗化學(xué)品和高值化學(xué)品技術(shù)、甲醇耦合石油基原料（苯、甲苯、石腦油等）等關(guān)鍵核心技術(shù)，實(shí)現(xiàn)烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學(xué)品/燃料的合成技術(shù)變革，促進(jìn)煤化工與石油化工的協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建更加合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。
我們應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，跨領(lǐng)域、系統(tǒng)化、體系化的能源布局不僅有巨大的創(chuàng)新空間，還會(huì)產(chǎn)生巨大的整體節(jié)能減排效果。多能融合的新型能源體系將提高能源儲(chǔ)備和保障能力，保障我國(guó)能源及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈的安全穩(wěn)定。當(dāng)前應(yīng)發(fā)揮跨領(lǐng)域綜合交叉的碳中和重點(diǎn)科技專項(xiàng)作用，突破關(guān)鍵核心技術(shù)，加快形成全面支撐我國(guó)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的技術(shù)體系，推動(dòng)我國(guó)能源體系及工業(yè)結(jié)構(gòu)全面升級(jí)。
科技創(chuàng)新 推動(dòng)煤炭清潔高效利用
《瞭望》：我國(guó)在煤炭清潔高效利用方面取得了哪些創(chuàng)新成果？
劉中民：近年來(lái)，我國(guó)在煤炭清潔高效利用技術(shù)方面成果頗豐，持續(xù)推動(dòng)煤炭由燃料向燃料與原料耦合轉(zhuǎn)變，部分技術(shù)已經(jīng)走在世界前列。煤化工已進(jìn)入新一輪快速發(fā)展期，能耗指標(biāo)明顯降低。
一是燃煤發(fā)電機(jī)組供電煤耗逐步降低，正在努力提升調(diào)峰能力以支撐可再生能源發(fā)電的并網(wǎng)與消納。
二是清潔低碳煤化工產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。截至2020年，煤制油、天然氣、烯烴、乙二醇等四大類投產(chǎn)項(xiàng)目累計(jì)完成投資約6060億元，產(chǎn)能分別達(dá)到931萬(wàn)噸/年、51億立方/年、1122萬(wàn)噸/年、597萬(wàn)噸/年，年轉(zhuǎn)化煤炭約9380萬(wàn)噸（標(biāo)煤）。煤化工行業(yè)整體規(guī)模保持增長(zhǎng)，產(chǎn)能利用率逐漸提高，多數(shù)裝置具備“安穩(wěn)長(zhǎng)滿優(yōu)”運(yùn)行能力，原料煤耗、綜合能耗、水耗持續(xù)下降，能效持續(xù)提升。
三是煤化工技術(shù)持續(xù)創(chuàng)新。新一代合成氣制油技術(shù)已經(jīng)開發(fā)完成，具備大型工業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)；第三代甲醇制烯烴技術(shù)正在開展百萬(wàn)噸級(jí)工業(yè)示范裝置建設(shè)，單套裝置處理能力大幅度提高，噸烯烴甲醇單耗比目前行業(yè)指標(biāo)降低10%以上；煤制乙醇技術(shù)累計(jì)許可產(chǎn)能達(dá)到295萬(wàn)噸/年，世界規(guī)模最大的50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項(xiàng)目計(jì)劃年內(nèi)投產(chǎn)，將在替代糧食乙醇及鋼廠煤氣制乙醇方面發(fā)揮作用；以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯為平臺(tái)的含氧化合物產(chǎn)業(yè)鏈有望快速形成；合成氣直接制烯烴、芳烴等新技術(shù)均已取得突破性進(jìn)展。
四是重點(diǎn)高耗能行業(yè)節(jié)能降耗效果明顯，正在探索總體技術(shù)路線低碳化轉(zhuǎn)型升級(jí)�！笆濉逼陂g，我國(guó)在工業(yè)過(guò)程節(jié)能提效方面加大科技創(chuàng)新力度，取得顯著成效。以水泥行業(yè)為例，與2015年相比，2020年規(guī)模以上水泥企業(yè)噸水泥熟料綜合能耗下降3.6%。開發(fā)的水泥回轉(zhuǎn)窯富氧燃燒技術(shù)，可使回轉(zhuǎn)窯節(jié)煤率達(dá)到8%。鋼鐵行業(yè)作為典型高耗能行業(yè)，深入推進(jìn)節(jié)能減排，截至2021年底，1.4億噸鋼鐵產(chǎn)能完成全流程超低排放改造。采用氫基熔融還原冶煉技術(shù)成功生產(chǎn)出高純鑄造生鐵水。
《瞭望》：由中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與延長(zhǎng)石油集團(tuán)合作的煤基乙醇科技示范項(xiàng)目取得了哪些突破？
劉中民：今年6月底，全球規(guī)模最大的50萬(wàn)噸/年煤基乙醇項(xiàng)目在陜西榆林榆神工業(yè)園區(qū)建成中交，標(biāo)志著項(xiàng)目進(jìn)入試車階段。該項(xiàng)目以煤為原料，生產(chǎn)無(wú)水乙醇并可聯(lián)產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。按照3噸糧食生產(chǎn)1噸乙醇測(cè)算，這個(gè)項(xiàng)目建成投產(chǎn)后，每年可節(jié)約生物乙醇原料糧150萬(wàn)噸，對(duì)保障國(guó)家能源安全和糧食安全具有重要戰(zhàn)略意義。
煤基乙醇項(xiàng)目以煤基合成氣為原料，經(jīng)二甲醚羰基化、加氫合成乙醇。該路線采用非貴金屬催化劑，可以直接生產(chǎn)無(wú)水乙醇，是一條獨(dú)特的環(huán)境友好的全新技術(shù)路線。另外，此項(xiàng)技術(shù)的中間產(chǎn)物乙酸甲酯也是大宗化學(xué)品，整個(gè)工藝路線可以按市場(chǎng)需求及時(shí)調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)。這是新型煤化工產(chǎn)業(yè)化技術(shù)應(yīng)用的又一次重大突破，奠定了我國(guó)煤制乙醇工業(yè)化的國(guó)際領(lǐng)先地位，為煤炭資源的清潔、高效、低碳利用開辟了具有戰(zhàn)略意義的新途徑。
綠色低碳 促進(jìn)能源安全轉(zhuǎn)型
《瞭望》：我國(guó)推動(dòng)能源安全轉(zhuǎn)型目前還面臨哪些挑戰(zhàn)？
劉中民：國(guó)際碳中和行動(dòng)的規(guī)模和影響日益擴(kuò)大，亟需突破低碳技術(shù)壁壘。隨著《巴黎協(xié)定》的全面實(shí)施，綠色低碳成為當(dāng)前全球能源系統(tǒng)轉(zhuǎn)型的主流。全球主要國(guó)家加快了低碳化乃至“零碳化”能源體系構(gòu)建步伐。低碳能源技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)入持續(xù)高度活躍期，能源科技創(chuàng)新成為世界各國(guó)爭(zhēng)奪的制高點(diǎn)。區(qū)塊鏈、信息技術(shù)、人工智能等數(shù)字化技術(shù)與低碳能源行業(yè)深度融合，助推能源行業(yè)重塑產(chǎn)業(yè)形態(tài)，能源轉(zhuǎn)型將給世界地緣政治格局和經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展帶來(lái)重大而深遠(yuǎn)的影響。
鑒于我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源資源稟賦及現(xiàn)有能源和基礎(chǔ)工業(yè)結(jié)構(gòu)中以煤為主的現(xiàn)實(shí)國(guó)情，我國(guó)能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型將面臨前所未有的挑戰(zhàn)，是一場(chǎng)系統(tǒng)性的能源革命和工業(yè)流程變革。一是發(fā)展過(guò)程中進(jìn)行轉(zhuǎn)型。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整必須滿足經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展需要，具有基礎(chǔ)和支撐地位的能源需求與工業(yè)生產(chǎn)必然在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)繼續(xù)呈上升趨勢(shì)。二是必須立足于我國(guó)能源資源稟賦。到2030年，能源消費(fèi)總量要控制在60億噸標(biāo)煤以內(nèi)。要滿足能源消費(fèi)總量需求且低碳發(fā)展，必須立足于我國(guó)能源資源稟賦的現(xiàn)實(shí)國(guó)情。在充分分析我國(guó)可再生能源資源基礎(chǔ)上制定綠色低碳轉(zhuǎn)型策略�？傮w上，我國(guó)未來(lái)滿足巨大能源消費(fèi)需求，煤炭和光伏將發(fā)揮重要作用。三是必須充分重視碳達(dá)峰碳中和的時(shí)間約束。我國(guó)從碳達(dá)峰到碳中和的時(shí)間僅有30年，遠(yuǎn)低于美國(guó)和歐洲等國(guó)家和地區(qū)。在時(shí)間約束下，必須充分重視低碳技術(shù)的引領(lǐng)作用，以能源科技革命促進(jìn)能源革命。
同時(shí)還要注重能源轉(zhuǎn)型風(fēng)險(xiǎn)分析和對(duì)策研究。能源轉(zhuǎn)型的底線是安全，包括能源安全和產(chǎn)業(yè)鏈、供應(yīng)鏈安全，目標(biāo)是低碳化健康發(fā)展。應(yīng)該看到，能源轉(zhuǎn)型與“雙碳”目標(biāo)密切相關(guān)，是一個(gè)逐步實(shí)現(xiàn)的調(diào)整過(guò)程。
《瞭望》：結(jié)合近年來(lái)歐洲實(shí)際來(lái)看，能源轉(zhuǎn)型期容易出現(xiàn)能源緊缺現(xiàn)象，對(duì)我國(guó)能源實(shí)現(xiàn)安全穩(wěn)定轉(zhuǎn)型還有哪些建議？
劉中民：科技創(chuàng)新是保障能源安全穩(wěn)定轉(zhuǎn)型的根本所在。要立足我國(guó)能源資源稟賦的現(xiàn)實(shí)國(guó)情，契合我國(guó)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化與人民生活水平提高，立足全局系統(tǒng)分析我國(guó)低碳發(fā)展與科技創(chuàng)新路徑，對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域低碳技術(shù)發(fā)展優(yōu)先序進(jìn)行評(píng)估。低碳發(fā)展及技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)注重相關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性、成熟度和減排潛力，同時(shí)高度關(guān)注顛覆性技術(shù)創(chuàng)新和保底技術(shù)。在此基礎(chǔ)上系統(tǒng)布局科技攻關(guān)專項(xiàng)，打破行業(yè)間壁壘，發(fā)揮國(guó)家體制優(yōu)勢(shì)形成團(tuán)結(jié)協(xié)作的創(chuàng)新體系，爭(zhēng)取在重點(diǎn)領(lǐng)域優(yōu)先取得關(guān)鍵技術(shù)突破，以系列關(guān)鍵技術(shù)突破構(gòu)建多能融合技術(shù)體系，并選擇典型區(qū)域及時(shí)布局相關(guān)產(chǎn)業(yè)，為能源安全穩(wěn)定轉(zhuǎn)型提供技術(shù)保障的同時(shí)，探索中國(guó)特色的“雙碳”發(fā)展路徑。