謝和平院士“煤炭行業碳中和發展”戰略觀點
摘要：中央經濟工作會議提出“要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用”，明確煤炭發展定位。謝和平院士持續開展碳達峰碳中和目標下煤炭行業發展形勢研判、發展戰略研究，積極向決策部門建言，系統回顧謝和平院士“煤炭行業碳中和發展”戰略觀點。 2021年12月8~10日召開的中央經濟工作會議，提出“實現碳達峰碳中和是推動高質量發展的內在要求，要堅定不移推進，但不可能畢其功于一役。要堅持全國統籌、節約優先、雙輪驅動、內外暢通、防范風險的原則。傳統能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基礎上。要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，增加新能源消納能力，推動煤炭和新能源優化組合。要狠抓綠色低碳技術攻關。要科學考核，新增可再生能源和原料用能不納入能源消費總量控制，創造條件盡早實現能耗‘雙控’向碳排放總量和強度‘雙控’轉變，加快形成減污降碳的激勵約束機制，防止簡單層層分解”。 近年來，謝和平院士帶領研究團隊持續開展碳達峰碳中和目標下煤炭行業發展形勢研判、發展戰略研究，積極向決策部門建言，以推進煤炭行業理性落實碳達峰碳中和目標任務，實現自身的科學發展，并支撐新能源發展。值此中央明確煤炭發展定位之際，系統回顧謝和平院士“煤炭行業碳中和發展”戰略觀點。
一、科學研判，前瞻提出碳中和目標下能源發展的“四大路徑”
圖1 謝和平院士在“雙碳目標下煤炭行業轉型升級與高質量發展研討會”上做報告
2021年5月在中國煤炭工業協會組織召開的“雙碳目標下煤炭行業轉型升級與高質量發展研討會”上發表的“碳中和目標下煤炭行業發展機遇”主旨演講，以及7月發表在《煤炭學報》的專題論文中，謝和平院士系統分析美國等發達國家碳達峰前后現代化進程、能源消費、碳排放強度等基本特征和變化規律，結合我國能源資源稟賦和經濟社會發展所處階段，科學研判我國能源需求總量變化趨勢，率先提出“走出適合中國國情的碳中和路徑，而不能簡單理解為去化石能源（去煤化）來實現碳中和”，并前瞻提出碳達峰碳中和目標下，我國能源發展將主要有四大路徑：
01
大力發展節能技術，提高能源效率，減少能源增量。
我國單位GDP能耗是世界平均水平的1.4~1.5倍，若達到世界平均水平，少用能13億tce/a、減排CO2 34億t/a，相當于2020年我國碳排放量的1/3。
02
大力發展新能源，優化電力結構。
發展風能、太陽能、地熱能等可再生能源發電技術，逐步提高非化石能源發電占比。
03
大力發展低碳清潔煤炭科學產能。
清潔綠色開發煤炭，并充分發揮煤炭在平衡能源品種中的作用，做好能源兜底保障。
04
發展少碳-用碳-零碳能源原理創新與顛覆性技術。
CCUS及低碳、零碳能源新技術，研究和應用CO2礦化發電、 CO2催化轉化制甲醇等顛覆性技術，將CO2轉化為能源和原料。
其中特別強調，滿足經濟應急、能源安全、國家安全的需要，應將煤炭清潔低碳利用作為碳達峰碳中和目標下能源發展的重要路徑。
二、量化分析，客觀提出碳中和目標下煤炭地位變化與發展機遇
繼2021年5月“碳中和目標下煤炭行業發展機遇”主旨演講后，在6月中國工程院咨詢研究項目“我國煤炭科學產能支撐能力和可持續發展潛力”研討會上，謝和平院士量化分析碳中和目標下煤炭未來地位變化趨勢、煤炭科學產能支撐能力，提出煤炭行業將迎來“三大機遇”。
1.量化分析碳中和目標下煤炭主要消費領域和消費量，客觀研判我國能源消費格局演變趨勢及不同時段煤炭與新能源地位變化。基于美國、德國、日本的發展歷程，即使有可替代煤炭的能源，碳達峰后仍然使用煤炭，只是煤炭的用途發生變化，量化分析了不同時段作為電力調峰、碳質還原劑以及保障油氣供應安全等的煤炭需求，提出碳中和目標下我國能源消費格局演變分為煤炭由基礎能源（2021~2030年）→保障能源（2031~2050年）→支撐能源（2051~2060年）、新能源對應由補充能源→替代能源→主體能源的三個階段，新能源在能源消費結構中的占比分別為15%~29%、30%~49%、50%~80%。
圖2 碳中和目標下煤炭與新能源的地位變化
2.量化分析煤炭科學產能資源量及支撐能力，提出現有資源量和技術水平很難支撐碳中和的煤炭需求。對全國25個資源枯竭煤礦、47個生產礦井進行統計建模分析，得出4點認識：
01
當前技術條件下，資源枯竭型關閉礦井采出煤量僅是地質資源量的1/4，實際服務年限僅是設計值的1/3；
02
目前正在運行的生產礦井資源采出率僅40%左右；
03
考慮生態約束、安全約束下的現有煤炭資源儲量僅4654億噸；
04
現有煤炭資源量和技術水平僅能支撐到碳達峰，很難支撐到碳中和。
3.比較分析被動式超負荷運行的煤炭行業發展實際，提出碳中和目標下煤炭行業將迎來三大機遇。碳達峰碳中和目標促進煤炭消費減量，帶動煤炭生產強度下降，給煤炭行業帶來發展空間受限的嚴峻挑戰，也為煤炭行業留出降低發展速度、提升發展質量的時間和空間，給煤炭行業帶來轉型發展的三大機遇：
01
實現煤炭高質量發展的機遇——可放下產量增長的包袱，回歸到合理規模，走科學產能之路，走自己的高質量發展之路；
02
煤炭升級高技術產業的機遇——倒逼改變過去幾十年引進-消化-吸收-再創新的路徑延續式創新模式，集聚優勢創新資源，輕裝上陣主攻技術裝備，早日成為高精尖技術產業；
03
煤炭搶占新能源主陣地的機遇——倒逼煤炭企業主動發展新能源，進入新能源主陣地。
三、系統思維，深化提出煤炭行業碳中和發展應以“技術為王”
2021年9月在全球綠色發展高峰論壇上、11月在中國煤炭發展高峰論壇上，謝和平院士分別發表了題為“碳中和——技術為王”“煤炭行業碳中和發展戰略與科技創新路徑”的主旨演講，系統提出碳中和目標下煤炭行業發展戰略，深化提出煤炭行業碳中和發展應以“技術為王”。
1.結合碳達峰碳中和不同階段高質量供應煤炭的需求，提出碳中和目標下煤炭行業四大發展戰略。滿足2030年前45~35億t/a、2040~2050年35~25億t/a、2050~2060年25~15億t/a、2060年以后15~12億t/a的煤炭供應需求，全面支撐新能源為主體的新型電力系統建設，提出四大發展戰略：
01
新增煤炭資源量；
02
提升煤炭科學產能能力；
03
加快煤炭開發利用技術進步；
04
發展煤炭行業獨有碳中和技術。
2.基于用煤和減碳的雙重要求，提出碳中和發展應以“技術為王”。即使到2060年，我國電力調峰、碳質還原劑以及保障油氣供應安全仍需要煤炭，碳中和應以技術為王，發展少碳、用碳、無碳技術。要大力發展碳減排、碳捕捉、碳利用的CCUS新技術，更要攻關無碳排放能源顛覆性技術，走出適合中國國情的碳中和路徑，而不能簡單理解為去化石能源（去煤化）來實現碳中和，更不能片面性的“去碳”，甚至將“碳中和”進行“商業化”炒作。
圖3 謝和平院士提出的碳中和技術體系
四、客觀思辨，積極建言理性推進煤炭行業碳達峰碳中和步伐
1. 2021年8月謝和平院士領銜的研究團隊與國務院發展研究中心專家聯合主筆“雙碳目標下我國煤炭兜底保障能力不容忽視”報送最高決策層，提出5點建議：
01
盡快明確雙碳目標下我國煤炭定位和產業政策。
02
合理配置雙碳目標下所需的煤炭“資源-產能-產品”儲備能力。
03
加快提升煤炭產需平衡能力和突發事件靈活應對能力。
04
加大具有長遠前景的顛覆性新技術研發支持和儲備。
05
加快發展煤炭與新能源耦合發展新模式。
其中特別提出“加快發展煤炭與新能源耦合發展新模式”，以偏遠煤礦區煤炭開采為基礎，加快發展與風電、光伏、核能、熱力和天然氣等新能源協同發展的清潔能源基地，推進多種電力能源的協同高效開發利用。
2. 2021年10月，在中國工程院組織召開的拉閘限電問題分析及對策討論會上，謝和平院士從偶然因素、必然因素兩方面，客觀分析了導致拉閘限電的原因，系統分析了煤炭供應嚴重短缺的深層次原因，明確提出7點建議，以推進煤炭行業碳達峰碳中和理性發展。
1.堅持雙碳目標國家戰略，全面落實習總書記9月13日講話精神?！懊禾孔鳛槲覈黧w能源，要按照綠色低碳的發展方向，對標實現碳達峰、碳中和目標任務，立足國情、控制總量、兜住底線，有序減量替代，推進煤炭消費轉型升級?！鸭訌娍萍紕撔伦鳛樽罹o迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等”。
2.國家的雙控政策，應該調整為控排放、控利用效率。國家應該將控制能源強度、能源總量，轉變為控制能源利用的碳排放和利用效率，既符合雙碳目標實現，也能滿足高質量發展的經濟總量需求（經濟總量要上去，能源總量必然要同步增長，同時還能達到雙碳目標要求）。
3.全面推進低碳清潔綠色的煤炭開發利用技術以及“煤電+CCUS技術”路線，為“風/光新能源+儲能”的成長提供10~20年的窗口期，形成符合中國國情的碳中和發展路徑。應“先立后破”，“先立”即大力發展低碳清潔綠色的煤炭開發與利用技術以及“煤電+CCUS技術”，實現煤炭清潔低碳利用，保證真正實現風光新能源+儲能技術的成熟穩定。
4.組建五大煤炭科學產能保供基地與國家煤炭儲備基地。確保我國經濟運行和能源安全，要建立我國煤炭科學產能的保供基地（山西、陜北、蒙西、蒙東、新疆）。要像重視油氣儲備一樣重視煤炭儲備基地建設。
5. 要在國家層面大力推進節能技術、儲能技術、海水制氫技術發展。節能技術——全面提高能源利用效率，減少能源需求總量。儲能技術——新能源穩定供應。海水制氫技術——開辟新的能源途徑。
6.碳達峰碳中和各項政策要協同聯動起來，政策制定要從實際出發，全局考慮，科學論證，相互協調，防止處處是紅線，相互掣肘。
7.要對我國資源“富煤”再評估，對煤炭資源和產能的支撐度再認識，千米以深煤礦不能開采的政策要重新考量。
自2014年以來，謝和平院士持續呼吁“清潔能源應不論出身，只論排放”，在合理利用的情況下，煤炭也可以是清潔能源、低碳能源，應將“雙控”的重點落在控制能源利用的碳排放和控制能源利用效率上。在建議中特別強調“國家的雙控政策，應該調整為控排放、控利用效率”，應該將控制能源強度、能源總量，轉變為控制能源利用的碳排放和利用效率。
