中国工程院院士王双明：“煤炭兜底”与“绿色低碳”并行不悖

       中国煤炭工业协会预测显示：到“十四五”末，全国煤炭消费量将控制在41亿吨左右，年均消费增长1%左右。“十四五”及今后较长一个时期，能源需求保持稳定增长，煤炭在一次能源消费结构中的比重将下降，但其作为我国兜底保障能源的地位和作用还很难改变。

       未来用煤从哪里来？中国工程院院士、西安科技大学学术委员会主任王双明表示，我国煤炭赋存具有“西部多、中部富、东部趋于枯竭”的特征。以大兴安岭-太行山沿线为界，中东部是煤炭需求量较大的地区，但1000米以浅经济可采储量趋于枯竭。新疆煤炭储量高达2万亿吨左右，由于距离太远、使用困难，“远煤解不了近用”。因此，今后所需煤炭资源主要集中在晋陕蒙地区。“但同时，生态环境对煤炭开采利用的约束日益增长，西部煤炭开发与环境保护的矛盾尖锐。”

       重点关注清洁利用技术的创新

       在王双明看来，我国煤炭资源总量相对丰富，具有经济安全、储运便利等特征。即便到2030年碳达峰前后，煤炭的主体地位仍难以改变。

       对此，王双明从开采、利用两个方面展开说明。从储量来看，根据自然资源管理部门的统计数据，2018年，我国石油、天然气剩余可采储量分别为35亿吨、5.7万亿立方米，分别可用17.5年、35年，而煤炭查明可采储量为17085亿吨，可采年限约170年。从使用来看，近10年来，煤炭占我国一次能源消费的比重每年大约下降0.8-1个百分点。即便在新能源快速发展的情况下，2020年煤炭占比仍达到56.8%。“据此推算，到2030年再下降9个百分点左右，煤炭占一次能源消费的比重仍接近50%。”

       王双明认为，经济性也是影响能源利用的重要因素。“过去10年，新能源占我国一次能源消费的比重每提高1.2%，煤炭消费占比就下降1%。与此同时，新能源发电投资大约增加600多亿美元。从经济安全角度来说，煤炭作为我国主体能源的地位短时间内也难改变。”

       此外，清洁高效利用技术将进一步支撑煤炭的主体地位。王双明举例，经超低排放改造后的燃煤发电机组，烟尘、二氧化硫及氮氧化物排放量均大幅低于国家规定的燃气发电机组排放标准，但成本只有气电的1/2，经济效益明显。再如，我国煤制液体燃料已进入规模化工业生产阶段，煤制油品质量高、使用领域广，用作航空发动机和火箭燃料试验均取得成功。“距离达峰还有10年时间，在此期间，应重点关注煤转化及清洁利用技术创新，以巩固做好煤炭这篇文章。”

       解决兜底保障与生态保护的矛盾

       做好兜底保障，目前也面临考验。王双明坦言，综合资源禀赋、开采条件等现实因素，在今后较长一段时期内，开发晋陕蒙等西部煤炭资源，尤其是黄河流域资源成为保障国家能源安全的重大需求。“然而，这些区域处于干旱-半干旱地区，生态环境脆弱是最大制约。”

       据中国工程院统计报告，位于黄河流域的晋陕内蒙古宁甘地区，探明煤炭资源储量占全国的2/3，水资源却不到全国总量的1/25。“黄河‘几’字湾分布着6个大型煤炭生产基地，绿色开采压力很大。”王双明表示，由于降雨量小、蒸发量大，流域地表生态与地下水埋深关系密切，几乎全靠地下水资源维系生态系统。“而且水位既不能太浅、也不可太深。埋深如果小于1.5米，蒸发量过大就会形成盐渍化；若是大于15米，地表出现沙化，两种情况均不利于植物生存。地下水埋藏在1.5-5米范围，草本植物、乔灌木、农作物才能正常生长，城市、农业等用水才能得到保障。”

       然而，煤炭开采却对地下水造成影响。王双明表示，井工开采方式会形成大范围采空区，相当于把开采区域的地下挖空了。“没有实施煤炭开采前，煤层与地下含水层之间的隔水岩组可形成一定保护。采掘工程在地下形成巨大空间，隔水岩组遭到破坏，地下水流向采空区，导致水位下降、生态退化，地表生态系统受损。”

       为解决上述矛盾，王双明提出，以减损地质工程为支撑，以防止隔水岩组破坏为目标，以保护生态水位为核心，实现采煤与生态环境保护协调发展。“维系地表生态的核心是控制地下水位不发生明显下降，西部煤炭资源绿色开采必须做好地下水保护，减损开采地质保障是重要支撑。”

       富油煤资源是低碳利用的新方向

       记者了解到，黄河流域还是我国富油煤的主要产区，做好开发利用对实现煤炭资源低碳利用、保障国家能源安全具有重要意义。 

       王双明介绍，富油煤是集煤油气属性为一体的煤炭资源，但长期以来未能得到科学认识和充分利用。“广义上，焦油产率大于7%的煤炭资源统称为富油煤。这是一种中低成熟度的煤基油气资源，简单说就是煤化过程突然断了，其中的油和气还没有完全跑出来。若能通过技术手段提取这部分油、气，即可增加我国油气资源供应。”

       勘探显示，西部富油煤资源量大约有5000亿吨，主要赋存于陕西、内蒙古、甘肃等地。煤中潜在的油资源量约500亿吨，气资源量约75万亿立方米。“这是什么概念？相当于目前三大石油公司探明油气剩余可采储量的10倍之多。”王双明称，我国富油煤产业规模化发展具备资源基础。

       但同时，富油煤的形成伴随特定的地质历史演化过程及地质条件，不同时代、不同区域，乃至相同时代、不同煤层的资源状况均存在显著差异。“摸清家底是实现高效开发利用的前提，目前急需开展变质演化规律、地质驱动条件等地质科学问题研究。”王双明表示。

       王双明还称，相比常规油气，富油煤中油气资源的开发方式也有不同，既要最大化提取煤中以油为主的资源，也要实现煤的绿色低碳开发。“热解一体化技术是可行的发展方向，提效降碳潜力巨大，值得进一步研究推广。目前，西部用于燃烧发电和供热的富油煤约5.2亿吨，如果全部按照热解发电一体化方式进行利用，可生产近5000万吨油品，相当于再建一个大庆油田。相比燃烧发电，后者可提高能效6%、减少碳排放2.8亿吨。”