煤的清洁高效利用是中国低碳经济的关键

煤的清洁高效利用是中国低碳经济的关键

我国能源领域面临着五大严峻挑战：即总量需求的巨大压力，液体燃料短缺，环境污染严重，温室气体排放，8亿农民及城镇化需要清洁能源供应。在这样的严峻形势下，能源战略、能源科技、能源政策都应以解决以上五点为出发点和落脚点。煤炭仍将长期作为我国能源的主力，因此煤炭的高效、清洁利用对我国具有重要的战略意义，以煤气化为核心的多联产能源系统是综合解决我国能源问题的重要方案。

一、我国能源可持续发展中无法改变以煤为主的现实。

1、可再生能源在近10～20年难以解决我国能源的主要问题

由于我国能源消费总量的急剧增长，可再生能源（主要指风能、太阳能和生物质能）在2020年以前很难在总能源平衡中占有一定份额的比例，因此2020年以前可再生能源在份额上不能解决我国能源的主要问题。

2、能源供应仍将长期以煤为主，未来40多年必然会有巨大的煤炭消耗

目前，以美国为代表的高耗能国家，人均能耗稳定在11tce/人左右；以欧洲和日本为代表的中等耗能国家，人均能耗稳定在5～6tce/人左右。从可持续发展的角度，一级2050年我国要达到中等发达国家水平，我国人均能耗的稳定值应争取控制在更低水平一级更加节俭的生活方式，例如将人均能耗定位于4tce/人左右。在最可能情境下，

2050年我国人口达到15亿左右，则总能耗60亿tce左右，取63.5亿tce作为2050年一次能源消费总量的“天花板”。

即使考虑了各种可再生能源、核电、天然气、石油需求等较快发展，并充分考虑技能的潜力和节俭的生活方式，2050年煤炭在一次能源构成中仍占35%以上，而年煤炭需求量不会低于20亿tce/a，未来40年（2010—2050）累计消耗的煤炭总量将在900亿tce以上。

因此，未来我国能源即使考虑核能和可再生能源均得到极大发展，以及严格的节能措施，煤炭（知道2050年或更晚）也仍将在我国能源供应中起到主导作用。资源和环保呼唤煤的清洁、高效、低碳利用。

二、煤的清洁高效利用是中国低碳经济的关键

从现在到2050年，中国累计耗煤将达900多亿tce，如何利用好这900亿tce是我国能源工作者面临的“大”问题。对这个问题必须要有创新的思路和详细的规划。煤炭在电力、化工、冶金、建材等行业的利用都需要做精细的分析，如未来发电所用的煤炭占煤炭份额不断增加，各种发电方式如何选择，特别是考虑到CCS，都需要有整体的规划和战略布局。

三、煤基多联产是煤的清洁高效利用的重要战略方向

1、煤基多联产打破行业界限，实现能源系统的集成优化

以煤气化为核心的多联产能源系统（煤基多联产）就是以煤、渣油或石油焦为原料，经气化后成为合成气（CO+H2），净化以后可用于实现电力、化工、热、气的联产。即在发电的同时，联产包括液体

燃料在内的多种高附加值的化工产品、城市煤气等。其中的清洁煤发电技术被成为整体煤气化联合循环（简称IGCC）发电，是洁净的煤气化技术与高校的联合循环技术的结合。

煤基多联产打破不同行业之间的界限，按照系统最优原则，对如发电、化工、冶金等生产中的物质流和能量流进行充分继承与优化，改变传统的工艺过程，实现氢碳比、压力、温度、物质、燃料“品质”等的梯级利用，从而达到系统的能源、环境、经济效益最优的目的。煤基多联产是符合中国国情的能源发展方向之一，是结合我国以煤为主的特殊条件，是新型工业化的重要道路。其自主创新、跨越式发展的潜力很大，是解决我国能源、环境、液体燃料短缺等问题的重要战略方向。

煤基多联产生产过程的能量流、物质流、火用流(Exergy)按最优原则耦合在一起，比分别生产相关产品在基本投资、单位产品成本，污染物的排放(硫、汞、颗粒物)、环境等方面都有显著的效益。这种多联产系统在化工产品、液体燃料和电力之间可以按市场需求或是发电的“峰—谷”差进行适当调节，有很好的灵活性。目前纯用于发电的IGCC单位投资较高，与煤基多联产结合生产电力、化工两种产品，可以带来较好的经济效益。

煤基多联产是可持续发展的，技术上有良好继承性和可行性，具有良好的经济效益和环保性能，是实现未来CO2捕捉和埋存的途径，它对于中国乃至世界都具有非常重要的战略意义。

2、中国减排CO2应从煤化工开始逐步过渡到“IGCC+多联产

+CCUS”

如果煤直接燃烧，从烟气里收集CO2很困难，因为烟气中CO2浓度低(烟囱里CO2的体积分数大约13%～14%，70%～80%都是氮气)、压力低、处理的烟气体积流量大，能耗大(分离过程是耗能过程)。依靠目前的技术，将发电厂烟囱里的CO2分离出来，处理后埋人地下，整个燃煤发电效率会降低11个百分点，如原来发电效率是45%，则加上CO2捕捉环节会降为34%。由于发电效率的降低，要得到相同的电量就需要消耗更多的煤，从而导致了恶性循环。在IGCC多联产系统中。从煤气化后的合成气中捕捉(Capture)高浓度、高压的CO2，为减排CO2创造条件，虽然也要耗能，但是效率降低大概为6～7个百分点。所耗费的能量与成本比常规电站烟气中捕捉CO2低得多，且IGCC多联产系统有多种产品，在成本方面可以实现互补，能量可以得到综合利用，又能够提供较低成本的CO2的去除办法。因此“IGCC+多联产+CCUS”是中国CO2减排的战略方向。

中国应当按照国情走自己的路，从现在开始考虑分阶段减排CO2的问题，我国CO2的捕集、利用和埋存应从易到难，逐步推进。目前我国已经正大力发展的煤化工(甲醇、二甲醚、直接煤变油、间接煤变油等)，在煤化工过程中排放的CO2已经具有较高的浓度和压力，而实际的情况是这些“现成”的CO2都直接放入到大气中。因此我国的CO2减排应从煤化工做起，国家应予以政策支持，如碳税、补贴等，在此过程中，对CO2的处理(化学、物理应用，输运、埋存等)积累经验，就可以马上付诸实施。考虑未来清洁煤发电，“IGCC+多联产”应

尽快地示范，逐步走向大规模发展，按CO2减排需要逐步过渡到“IGCC+多联产+CCUS”。从直接燃煤电厂烟气中捕捉CO2，在目前技术条件下需要耗费大量的能源资源和投资，在这方面我们也需要做研究和小规模示范，但是大规模的商业实施还需要观察一段时期。总之，减排CO2应从易到难，积累经验，逐步推进，而不是一蹴而就。

3、实施“IGCC+多联产”能源战略刻不容缓

尽管目前IGCC发电电价成本较高，但是考虑到将来对污染物二氧化硫、氨氧化物、颗粒物、汞的控制要求，以及下一步要进行CO2的捕捉与埋存(CCS)，加上可以通过多联产化工产品来降低成本，煤基多联产很重要。近年来，新建的几亿kW的火电装机采用的基本上是超临界、超超临界发电机组，如不及时考虑IGCC+多联产的发展，从某种意义上来说，这就意味着今后一段时期内我国电力发展的技术路径被锁定在煤直接燃烧发电的模式上。一个能源系统的发展与成熟需要多年时间，现在不推进IGCC多联产示范就会延误时机，将来再做要付出更大的代价。

煤基多联产所生产的液体燃料，尤其是甲醇和二甲醚是绝好的煤基车用替代燃料，可以有份额地缓解我国石油的短缺。同时，甲醇还可以用来生产烯烃和丙烯，用煤化工去“替代”一部分传统的石油化工，以减少石油消耗。二甲醚是一种物理性质与液化石油气(LPG)相近的化工产品，除了替代柴油外，是一种绝好的民用燃料，可以给城市和一些缺乏能源的地区提供清洁的能源服务。2009年4月8日和5月18日国家标准委相继颁布了《车用燃料甲醇》和《车用甲醇汽