本文摘要：摘要：煤炭是我國能源體系的基石，長期以來煤炭工業(yè)為我國經濟社會發(fā)展和國家能源安全穩(wěn)定供應提供了有力保障。回顧了十三五期間，我國煤炭工業(yè)在國家供給側結構性改革和行業(yè)高質量發(fā)展政策引導下，不斷改革行業(yè)發(fā)展模式，在煤炭消費革命、供給革命、技術革
摘要：煤炭是我國能源體系的基石，長期以來煤炭工業(yè)為我國經濟社會發(fā)展和國家能源安全穩(wěn)定供應提供了有力保障。回顧了“十三五”期間，我國煤炭工業(yè)在國家供給側結構性改革和行業(yè)高質量發(fā)展政策引導下，不斷改革行業(yè)發(fā)展模式，在煤炭消費革命、供給革命、技術革命、體制革命、國際合作方面取得的豐碩成果和巨大成績。分析了在“碳達峰，碳中和”目標下，我國煤炭工業(yè)面臨的任務和挑戰(zhàn)，提出基于我國能源資源稟賦和經濟社會發(fā)展要求，在未來100年中，煤炭仍將在我國多能互補現代能源體系中扮演穩(wěn)定器和壓艙石的重要角色，以煤礦智能化為標志的煤炭技術革命、技術創(chuàng)新成為行業(yè)發(fā)展的核心驅動力，煤炭智能綠色開發(fā)與清潔低碳利用是發(fā)展主題，煤炭低碳利用技術的顛覆性創(chuàng)新將使煤炭成為最有競爭力的能源和原材料資源。要堅定不移地建設智能化煤礦，淘汰落后產能，發(fā)展以煤礦智能化支撐的柔性生產供給體系，發(fā)揮煤炭為“雙碳”兜底、為能源安全兜底、為國家安全兜底的作用，實現新時期、新煤炭、新格局高質量發(fā)展目標。
關鍵詞：煤炭工業(yè);高質量發(fā)展;“十三五”;煤礦智能化;柔性生產供給體系
煤炭作為我國工業(yè)生產原料和最基礎能源，是可實現清潔高效利用的最經濟、最安全的礦產資源。煤炭工業(yè)產業(yè)一直發(fā)揮能源支柱作用，不僅在國民經濟和社會平穩(wěn)較快發(fā)展提供保障，同樣對國家能源安全、穩(wěn)定供應給予支持。“十三五”期間，持續(xù)推進供給側結構性改革作為國家持續(xù)推進政策的時代背景下，煤炭工業(yè)全面落實能源安全新戰(zhàn)略，推進自身消費革命、供給革命、技術革命、體制革命、國際合作，全面實施煤炭綠色開采和清潔高效利用，支撐我國能源結構全面優(yōu)化和多能互補的現代能源體系建設，促進國民經濟和社會的高質量發(fā)展。
面對“CO排放力爭于2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和”的目標[4]，煤炭作為我國最重要的基礎能源和能源安全的壓艙石，必須走智能綠色低碳開發(fā)利用創(chuàng)新之路，以煤礦智能化為標志的煤炭技術革命、技術創(chuàng)新成為行業(yè)發(fā)展的核心驅動力，煤炭資源智能綠色開發(fā)與清潔低碳利用是發(fā)展主題，技術創(chuàng)新將支撐煤炭資源成為最有競爭力的能源和原材料資源。
1“十三五”煤炭工業(yè)發(fā)展成效
1.1煤炭消費革命
(1)煤炭清潔高效利用水平大幅提高煤炭消費總量控制效果明顯，占一次能源消費總量的比重持續(xù)下降，020年占比為6.8。建成了全球最大的清潔煤電供應體系，全面開展燃煤電廠超低排放改造。實現超低排放煤電機組超過億千瓦，超過.5億千瓦煤電機組實施節(jié)能改造，供電煤耗率逐年降低。在超低排放技術的支撐下，燃煤電廠經過改造后的煙塵濃度達到.78mg/m、SO濃度3mg/m左右、NO濃度1mg/m左右，均優(yōu)于天然氣發(fā)電排放標準。
高效煤粉型工業(yè)鍋爐技術持續(xù)創(chuàng)新，擁有自主知識產權，并且實現了產業(yè)化的發(fā)展。普通燃煤鍋爐的燃盡率只有0%，在高效煤粉型鍋爐技術的支持下，煤炭達到了8%的高燃盡率，相比于使用天然氣的鍋爐，污染物排放指標大致相當。同時，關鍵技術的創(chuàng)新和突破，如潔凈煤、節(jié)能環(huán)保解耦爐具技術大力促進了煤炭清潔而高效的利用[5]。散煤綜合治理和煤炭減量替代成效顯著，落實《燃煤鍋爐節(jié)能環(huán)保綜合提升工程實施方案》，提高鍋爐系統(tǒng)高效運行水平。“十三五”期間散煤用量消減超過億噸。
(2)煤炭轉化取得突破推動煤炭從燃料到燃料與原料并重的方向發(fā)展是我國煤炭工業(yè)很長一段時間以內的著力點。只有推進現代煤化工的發(fā)展，改革煤炭利用技術，才能夠實現煤炭資源的清潔高效利用。“十三五”期間，我國在大型先進煤氣化、煤直接制油、煤間接制油、煤制乙二醇、大型煤制甲醇、煤制烯烴等技術方面取得了重大的突破，大型設備的開發(fā)和運用使得煤炭清潔高效轉化示范工程順利實施，我國煤炭轉化發(fā)展迅速，技術創(chuàng)新和產業(yè)化均名列世界前茅。
1.2煤炭供給革命
(1)煤炭供應保障能力顯著提升016—2019年，煤炭累計新增查明資源儲量2279億噸。全國煤炭資源開發(fā)、生產布局不斷優(yōu)化，資源開發(fā)重心逐漸向資源稟賦好、開采條件優(yōu)、生產成本低的區(qū)域轉移。2016年至2020年，全國煤炭產量由34.1億增加到9.0億，累計生產煤炭184億噸左右，煤炭生產重心不斷優(yōu)化，逐漸進行產能集中，先進產能比重大幅度提高。煤炭工業(yè)向區(qū)域集中發(fā)展的格局逐漸建立，中西部作為主要產煤區(qū)，其戰(zhàn)略地位越發(fā)凸顯[6]，晉陜蒙三省(區(qū))煤炭產量占全國總產量的比重超過70%。
神東、黃隴、寧東、新疆等14個大型煤炭基地產量占比不斷提升，全國煤炭資源已經形成從科學規(guī)劃到高效綠色利用的具有持續(xù)發(fā)展的新體系。煤炭生產運輸協同保障體系逐步完善，煤炭儲備體系建設不斷健全，初步形成企業(yè)社會責任儲備為主體、地方政府儲備為補充的儲備體系。煤炭安全穩(wěn)定供應保障能力實現跨越式提升，滿足了國民經濟持續(xù)快速發(fā)展的需要。
(2)供給側結構性改革加快大型煤炭基地建設和企業(yè)兼并重組不斷推進，累計關閉退出落后產能億噸年左右。全國煤礦數量由改革開放初期的萬多處減少到2020年底的4300處左右，增加先進產能億噸年左右。全國生產煤礦產能億噸年，平均單井(礦)產能提高到110萬噸年以上。大型現代化煤礦成為全國煤炭生產的主體。全國建成年產120萬噸以上的大型現代化煤礦1200處以上，產量占全國的80%左右，其中，建成年產千萬噸級煤礦52處，產能8.2億噸年;年產30萬噸以下的小煤礦數量、產能分別下降到1000處以下、1.1億噸年左右。
(3)煤炭產業(yè)結構不斷優(yōu)化“十三五”期間，2020年我國大型煤炭基地產量占比約為6.6，比015年提高.6個百分點。前家大型煤炭企業(yè)產量8.55億噸，占全國的7.6。1978、2001、2020年我國煤炭企業(yè)產量前四名之和占全國煤炭產量比重對比見表所示。產能集中促進了煤炭工業(yè)由“速度”為先到“質量”優(yōu)先的產業(yè)轉型，尤其是作為供應鏈最重要的大型煤炭企業(yè)集團、大型現代化煤礦，帶動作用能力更加突出。
1.3煤炭技術革命
經過“十三五”期間的穩(wěn)步發(fā)展，煤炭科技不斷創(chuàng)新，關鍵技術持續(xù)突破。以煤礦智能化開采為引領的煤炭基礎理論研究與關鍵技術、重大裝備研制取得新的突破，煤炭清潔高效利用與低碳綠色發(fā)展從理念到工程示范和產業(yè)化發(fā)展取得重大進展，煤炭科技貢獻率逐年提高。2020年，全國煤礦采煤械化程度達到78.5%，掘進機械化程度已60.4%，建成約五百個智能化采掘工作面。
1)煤炭地質勘探。以煤礦安全高效生產為重點的煤礦地質保障體系初步形成。
“十三五”以來，地質勘查理論體系不斷完善，勘查手段不斷創(chuàng)新，尤其是煤炭地質勘關鍵技術不斷突破。在地球物理勘探方面，已經發(fā)展成為包括地震、電磁法、測井及綜合探測等多個技術系列，開發(fā)了井下直流電法、瞬變電磁法、無線電坑道透視、地質雷達、槽波地震、瑞利波等多種物探技術與裝備，超前探測距離達到200米，在掘進工作面、回采工作面前方或內部的水、火、瓦斯、頂板、煤塵等災害地質的超前探測方面，發(fā)揮重要作用。煤礦井下反射槽波超前探測技術與裝備達到國際領先水平。
在煤礦井下鉆探方面，煤礦井下隨鉆測量定向技術與裝備處于國際領先水平，我國自主研發(fā)的大功率定向鉆進技術與裝備創(chuàng)造了順煤層定向鉆孔深度3353米的世界紀錄，并實現了煤礦井下隨鉆測量由“有線傳輸”向“無線傳輸”的跨越;研制了針對突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工的智能化鉆探技術裝備，在遠距離自動控制鉆進、遙控自動鉆進裝備研制方面取得重大突破。
在透明礦井構建(礦山地質信息化)方面，我國的數字化礦山起步較晚，初期以地質信息系統(tǒng)或GIS系統(tǒng)為基礎構建，三維空間分析功能較弱。近幾年，隨著軟件技術的進步和國外礦業(yè)工程軟件在國內的應用范圍不斷擴大，國內數字礦業(yè)軟件在功能上取得了長足進步，具備強大的專業(yè)礦圖編輯、礦山勘探測量數據和資源儲量管理、三維礦山建模等功能。
1.2煤炭國際合作
煤炭領域國際程度不斷提升，煤炭工業(yè)合作成為中美戰(zhàn)略對話重要部分，不斷與國際能源署、世界能源理事會、世界采礦大會、世界煤炭協會等國際組織深度合作，逐漸與包括俄羅斯、印度、澳大利亞、印度尼西亞、波蘭、烏克蘭等主要產煤國交流日趨活躍16，逐步從跟隨式合作發(fā)展到以我為主的國際合作;大型企業(yè)發(fā)揮資本、管理、技術、裝備、人才、產能等優(yōu)勢，推進境外上市、并購重組、產能合作、裝備出口，深度融入國際市場，實現互利共贏，既樹立了中國煤炭工業(yè)的良好形象、促進了友誼，也為“一帶一路”戰(zhàn)略的實施架設了橋梁。“雙碳”目標下的能源格局與煤炭兜底作用面對我國“排放力爭于2030年前達到峰值，力爭2060年前實現碳中和”的戰(zhàn)略目標，煤炭行業(yè)將加快調整優(yōu)化產業(yè)結構，進一步向智能、綠色、低碳發(fā)展，推進淘汰落后產能1819。
2.1“雙碳”目標下能源格局變化
1)我國能源需求仍將保持增長。“十四五”時期及未來一段時間內，同步推進“四化”——工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化和農業(yè)現代化，依舊是我國發(fā)展重要目標，并會持續(xù)處于實現上述目標的關節(jié)階段。在此背景下，能源消費供給關系將更加合理，能源需求將穩(wěn)步增長。
2019年，我國人均一次能源消費為3.47噸標準煤年，居全球第48位，遠低于發(fā)達國家。美國、加拿大等發(fā)達國家用電量超1000千瓦時，而我國人均用電量剛達到其一半水平。中等收入群體在我國經濟發(fā)展過程中勢必出現消費變化，形成消費升級，而能源作為保障性支撐，其需求與“碳達峰”之間仍有很大發(fā)展空間，我國能源消費總量與增速水平見圖所示。但是，我國經濟發(fā)展方式不斷轉型，從高速發(fā)展逐漸轉變?yōu)榻】党掷m(xù)發(fā)展，經濟發(fā)展以人為本，以發(fā)展質量為核心，經濟增速放緩帶來節(jié)能減排技術不斷進步將使能源利用效率顯著提升，能源需求在未來增速將緩慢下降。
2.2“雙碳”目標下煤炭面臨的挑戰(zhàn)
1)面臨不利的發(fā)展環(huán)境。在“雙碳”目標下，“去煤化”論調被反復炒作，在短期內仍將作為我國主體能源的煤炭資源被社會輿論詬病和嫌棄。為實現“雙碳”戰(zhàn)略目標，國家及地方政府勢必進行能源資源戰(zhàn)略調整，可能會出臺一些壓縮煤炭產能、降低煤炭相關產業(yè)資金投入等政策，使煤炭資源處于不利的發(fā)展環(huán)境中。2)優(yōu)質易開發(fā)煤炭資源逐年減少。近年來，隨著煤炭資源的大規(guī)模高強度持續(xù)開發(fā)，煤炭資源開采深度、災害程度、開采成本等逐年增加，優(yōu)質焦煤、化工用煤等儲量大幅減少，煤炭資源開采成本增加，老礦區(qū)面臨資源枯竭轉型難題，煤炭資源實現綠色、低碳開發(fā)面臨技術與經濟雙重困難。
3)生態(tài)硬約束使開采成本大幅度增加。采礦與生態(tài)既是矛盾，又可友好協調，生態(tài)保護的紅線要求煤炭必須綠色開發(fā)，建設綠色礦山，充填開采、矸石處理、保水開采、塌陷區(qū)治理等現有煤炭資源綠色開發(fā)技術普遍存在效率低、效益差等問題，煤炭資源綠色開發(fā)勢必將大幅增加煤炭開發(fā)利用成本，降低煤炭資源價格競爭優(yōu)勢，煤炭資源綠色高效開發(fā)技術體系亟待提升。4)煤炭生產和供給模式不適應新發(fā)展要求。新時期，煤炭市場多種不確定因素增加，市場對煤炭需求的彈性要求提高，國內煤炭市場供需結構將發(fā)生重大改變，煤炭現有生產和供給模式不適應新發(fā)展要求，需要建立新型柔性煤炭生產與供給體系。
2.3“雙碳”目標下煤炭的兜底作用
1)煤炭依然是我國能源的基石。根據《中國礦產資源報告(020)》，截至019年底，我國煤炭探明資源儲量約1.7萬億噸，是我國最豐富的能源。我國的能源資源稟賦決定了煤炭資源在能源結構中的主體地位短期內無以替代，正如習近平同志多次指出：“我們的國情還是以煤為主。在相當長一段時間內，甚至從長遠來講，還是以煤為主的格局，„„還要做好煤炭這篇大文章”。2021年月28日，習主席在兩院院士大會和科協大會上的報告中特別肯定了煤炭清潔高效燃燒，提出要從國家最急迫需要和需求出發(fā)，在石油天然氣、基礎原材料、高端芯片、工業(yè)軟件、農作物種子、科學實驗用儀器設備、„„等方面關鍵核心技術上全力攻關。
3“雙碳”目標下煤炭的發(fā)展之路
在“雙碳目標”背景下，煤炭工業(yè)需要在全面落實能源安全的基礎上，充分發(fā)揮在能源體系中的穩(wěn)定器和壓艙石作用，發(fā)展煤炭柔性生產供應體系，適應煤炭消費需求的不確定性，全面推進煤炭的智能綠色開采及清潔高效利用，加快建設以智能、綠色、低碳為特征的現代煤炭工業(yè)體系2324，促進煤炭工業(yè)高質量發(fā)展。
3.1提升以智能化為支撐的煤炭柔性生產供給保障能力
煤礦智能化是新時期煤炭高質量發(fā)展的必由之路，建設智能化煤礦，發(fā)展以煤礦智能化支撐的柔性生產供給體系，發(fā)揮煤炭為“雙碳”兜底、為能源安全兜底、為國家安全兜底的作用，實現新時期、新煤炭、新格局高質量發(fā)展目標。要將研發(fā)重點放到核心基礎零部件、工藝和材料方面。如通過突破精準地質信息系統(tǒng)及隨掘隨采探測技術與裝備、智能化無人開采、礦山機器人、煤礦物聯網等實現無人采煤。同時通過新一代信息技術構建從集團至礦業(yè)公司再至企業(yè)的多級大數據中心。通過煤礦開采全過程的數據鏈條的構建實現煤礦決策的智能化和運行的自動化，促進煤炭的柔性供給。
3.2降低煤炭開發(fā)利用能源消耗強度
實現碳達峰、碳中和是一場廣泛而深刻的經濟社會系統(tǒng)性變革，對能源生產和消費部門影響較大，提高煤炭企業(yè)的綠色發(fā)展能力更勢在必行。綜合利用余熱、余壓、節(jié)水節(jié)材等節(jié)能項目，采用先進節(jié)能技術和裝備應用到煤炭開采的各個環(huán)節(jié)。同時，繼續(xù)推進二次再熱先進高效超超臨界煤電技術、清潔高效熱電聯產技術、特殊煤種超超臨界循環(huán)流化床等一系列清潔發(fā)電技術。我國在煤電低碳發(fā)展方面，掌握了百萬千瓦超超臨界二次再熱機組關鍵技術，600MW超臨界循環(huán)流化床鍋爐關鍵技術通過產能10萬t/a的二氧化碳捕集和封存示范項目的建立減少碳排放，通過已達到國際領先水平的污染物脫除、煤基能源廢水處理實現節(jié)能環(huán)保。
利用CO生產全降解塑料。我國是世界上最大的塑料生產國和消費國，也是最大的塑料原料進口國，充分利用大量的CO制取可全降解的塑料、包括其它的工程塑料、化工新材料、高性能的特種材料等等，可極大地促進我國塑料原料的來源多元化、降低對進口的依賴、并大大降低塑料制品的生產成本，故該路徑將來極有可能形成較大規(guī)模的產業(yè)化。生產合成氨和尿素、特別是合成具有廣泛用途的一系列尿素衍生物。合成氨與原料氣“脫碳”放出的CO2一起，可生產尿素及其進一步的尿素衍生物，有利于形成一個很完整的化工產業(yè)鏈。
煤炭論文投稿刊物：《煤炭學報》是中國煤炭學會主辦的煤炭系統(tǒng)最高水平的綜合性學術刊物，現為雙月刊，112頁。主要刊載與煤炭科學技術相關的基礎理論和重大工程研究的理論成果，包括煤田地質學、礦山巖體力學、采礦工程、煤礦安全、環(huán)境保護、煤礦機電一體化、煤的加工與利用、煤炭經濟研究等領域的學術論文。30多年來，為傳播煤炭科學技術起到了重要的作用。
利用CO為原料進行催化加氫，以合成醇類(如甲醇)、脂類、烴類(如甲烷)、酸類(如甲酸)等等的化工原料、進而生產一系列用途廣泛的以含氧含碳化合物為主的精細化工品或大宗化工原料。采用高分子合成方法，以CO為原料合成如聚碳酸脂類、橡膠類、染料類、特種溶劑類等等的高價值產品或半成品(進一步加工之原料)„„總之，我們確實要從源頭上減排二氧化碳，但將大量的二氧化碳有效轉化利用、變廢為寶，特別是聚焦于它的化學利用，以高價值的化工品和高性能材料為主要目標產品。要加快研發(fā)布局，加大攻關力度;科學地選擇目標產品和反應路徑，有效降低CO資源化利用的成本。
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作者：王國法1,2，任世華3,4，龐義輝，曲思建，鄭德志
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