能源转型下的煤炭新特征

煤炭是我国的主体能源，一直在能源生产和消费结构中占据主导地位。在当前全球能源转型的大背景下，多国陆续列出“弃煤”时间表，如法国计划于2021年关闭所有的燃煤电厂，英国决定于2025年前关闭所有的煤电设施，芬兰决定到2030年实现全面禁煤，荷兰将在2030年前禁止煤电，德国最迟将于2038年关闭所有燃煤电厂。 当前，已有诸多学者论证了中国燃煤电厂退出的可行性，但在煤炭全产业链深入调研访谈的基础上，本文研究团队认为，从资源量、开发利用条件、能源系统稳定性等方面综合来看，在未来相当长时期内，煤炭仍将是中国最稳定、最可靠的基础能源。

  一、长期以来煤炭是中国的主体能源 近年来煤炭占能源生产和消费的比重持续下降，但仍处于主体能源地位。从生产侧来看，改革开放以来我国一次能源生产总量整体呈持续上升态势，其中原煤占一次能源的比重在2011年达到81.9%的历史高位之后迅速降低，但目前占比仍处于75%左右（按电热当量法计算）；从消费侧来看，煤炭占能源消费总量的比重也处于65%左右（按电热当量法计算），煤炭的能源主体地位仍旧牢固。 终端能源电气化是能源转型的主要方向，煤炭资源是电力生产的主体。世界能源发展经验表明，伴随着经济社会的不断演进，电力在各国经济社会发展中发挥着至关重要的作用，电能的增长远远超过终端能源的增长，电气化水平持续提升。世界所有国家或大多数电气化国家在经济社会发展过程中均存在两个共同的规律，即电气化的作用日益扩大以及电能在能源结构中的影响不断增强。煤炭资源对推进我国能源“电气化”转型作用显著，数据显示，用于发电的煤炭消费占煤炭消费总量的比重由改革开放初期的20%左右提高至当前的50%左右，火电发电量占全国发电量的比重仍高达70%左右。 二、新时代煤炭能源主体地位的新特征 党的十九大报告明确指出中国的发展进入了新时代，按照五大发展理念的要求，绿色发展、低碳发展是中国能源革命的重要方向，煤炭资源占能源生产/消费的比重将快速下降。 基于本文研究团队开发的“中长期经济与能源电力供需预测模型体系”预测，当前煤炭占比已经到达了峰值平台区，2030年前占一次能源比重将降至50%以下，与之相对应的是非化石能源占比则持续提升，预计在2035~2040年取代煤炭成为最大的一次能源品种。诸多研究机构也判断煤炭将不再是中国的能源主体。 我们认为，不能以煤炭占比的降低为依据对主体能源的变更进行武断判断，新时代煤炭仍然是中国的主体能源，将体现出三个新特征：一是由“数量型”主体向“灵活型”主体转型；二是由“单一化”利用向“多元化”利用转变；三是由“浅绿色”发展向“深绿色”发展推进。具体来看： （一）由“数量型”主体向“灵活型”主体转型，降低能源转型的经济成本 煤炭在能源系统中占比下降的趋势不可逆转，“数量型”主体将逐步向非化石能源过渡。煤炭将逐步向“灵活型”主体转变，主要考虑其对能源系统稳定的间接“外部性”贡献是无可替代的。非化石能源固有的特点是不能连续稳定供电，同时大规模储能的经济性劣势较为明显。为了兼顾能源转型的系统稳定性和经济性目标，煤炭将由“数量型”主体向“灵活型”主体转变，具体来说消纳风电、光伏等可再生能源需要煤电等可调节机组更为经济地提供容量备用服务和快速爬坡服务，消纳水电等可再生能源需要煤电等可调节机组更为经济地提供季节性容量备用。 （二）由“单一化”利用向“多元化”利用转变，提升能源转型的安全水平 能源安全直接影响国家安全、可持续发展以及社会稳定。《BP世界能源统计年鉴》数据显示，2018年中国石油对外依存度达72%，天然气对外依存度达45.2%，中国的能源安全问题已经引起了国内经济界、能源界人士的广泛重视。在“富煤、缺油、少气”的能源资源禀赋约束下，实现能源品种之间的替代转化就显得极为重要。 煤炭资源将由主要作为燃料向原料和燃料并重转变，当前我国现代煤化工发展已经取得长足进展，技术发展水平呈现出“部分并跑、个别领跑”的良好局面，示范项目及生产装置的运行水平不断提高，煤替石油、天然气潜力可观。有研究按照国家确定的现代煤化工有序发展基调测算，按照发展规模及项目投产水平，2020年煤制石油将降低石油依存度近2个百分点；煤制天然气将降低天然气依存度近3个百分点。 （三）由“浅绿色”发展向“深绿色”发展推进，服务能源转型的清洁低碳 煤炭的大规模开发利用具有潜在的环境影响风险，一方面由于煤中的主要成分（煤炭组成主体是有机质且多为高分子，构成煤中有机高分子的主要元素几乎涵盖元素周期表，常量元素一般指 C、H、O、N、S 五种）转化向外界环境释放大量的有害污染物，另一方面由于煤中的一些微量环境影响元素富集或在利用过程中富集到燃烧废弃物中，最终对环境造成负面影响。 煤炭清洁高效利用已提倡多年，当前我国煤炭行业清洁低碳发展成效显著，火电全行业超低排放改造比例已经达到80%以上，烟气PM、二氧化硫和氮氧化物排放完全达到了国际上最严环保标准的要求，典型煤化工示范项目实现了废水的近零排放，固体废弃物的资源化利用。 下一步要将“循环经济”贯穿煤炭生态环境保护全流程。实施源头控制，提倡资源的综合利用，把上游的污染物作为下游的原料，提高资源的利用效率，增加资源的利用等级，减少污染物的排放。转变传统“资源—产品—废物—治理”的线性治理模式，构建“资源—产品—再生资源”的非线性模式，促进污染排放“设计引领、前端控制、上下协同、产业互补”，实现全产业链统筹衔接和高碳能源低碳化。

2020-09-07    来源：能源研究俱乐部