“煤炭不僅是現在、未來也仍將長期作為我國的主力能源,因此煤炭的高效、清潔利用具有重要戰略意義。”在中國工程院和國家能源局近日主辦的首屆“科技創新促進中國能源可持續發展”能源論壇上,中國工程院院士、清華大學教授倪維斗指出,近10至20年內,可再生能源難以解決我國能源主要問題。煤用于發電比例將越來越大,未來40多年必然會有巨大煤炭消耗。
倪維斗院士表示,煤的直接燃燒已引起嚴重環境污染,很難解決溫室氣體減排問題。解決煤炭清潔高效利用問題,是中國發展低碳經濟的關鍵,而以煤氣化為核心的多聯產能源系統,則是綜合解決我國所面臨能源挑戰的重要方案。
可再生能源“遠水解不了近渴”
倪院士分析認為,我國能源可持續發展無法改變以煤為主的現實。“我國和歐洲國家在國情上有很大區別,能源消費總量急劇增長,風能、太陽能和生物質能為主的可再生能源,至2020年前很難在總能源平衡中占一定份額,不能解決我國能源主要問題。”
據統計,去年我國一次能源消費總量達30.5億噸標準煤。而據我國可再生能源發展戰略研究樂觀估計,至2020年可再生能源總量約每年6億噸標準煤,其中還包括水電。
倪維斗院士說,從可持續發展角度,以及2050年我國達到中等發達國家水平目標考慮,我國人均能耗穩定值應努力控制在每人4噸標準煤。倪院士這樣假設,在最可能情景下,2050年我國人口達15億左右,總能耗為60億噸標準煤,若將63.5億噸標準煤作為2050年一次能源消費總量“天花板”,在此約束下,即便考慮各種可再生能源、核電、天然氣、石油需求等較快發展,并充分考慮節能潛力和節儉生活方式,2050年煤炭在一次能源構成中仍將占35%以上,而年煤炭需求量不會低于20億噸標準煤。如此看來,未來40年累計消耗煤炭總量,將超過900億噸標準煤。
如何清潔利用900億噸標準煤
據專家介紹,眼下中國二氧化碳排放總量約每年60億噸。哥本哈根會議上,中國承諾2020年單位GDP二氧化碳排放較2005年降低40%至45%。
倪維斗院士分析,天然氣屬低碳能源,排氣中二氧化碳濃度低,進一步收集難度大。石油排放源較分散,很難實現大規模收集。天然氣和石油利用中的二氧化碳排放,在總二氧化碳排放中所占份額較小,所以減排二氧化碳重任即落于煤上。“目前至2050年我國累計耗煤達900多億噸標準煤,如何利用這900億噸標準煤,是能源工作者面臨的‘大問題’。”
倪院士直言,盡管社會節能、總量控制、發展可再生能源都是實現低碳的經濟路徑,但最終低碳經濟必須落在煤的清潔利用上,否則低碳經濟很可能成為空話。
煤基多聯產或更適合中國國情
“煤基多聯產能源系統符合新能源定義范疇,能實現大幅度節約能源資源、保護環境和二氧化碳減排。作為符合我國國情的煤炭清潔高效利用重要方案,這是解決我國所面臨能源挑戰的重要解決途徑。”倪維斗院士提出,煤基多聯產是煤清潔高效利用重要戰略方向,我國二氧化碳減排應從煤化工開始積累經驗,逐步過度至“IGCC+多聯產+CCUS”。
事實上,整體煤氣化聯合循環(IGCC)加上多聯產,被視為目前最具發展前景的清潔煤技術。它在燃燒前先去除煙氣中污染物,常規污染少、效率高。有利于綜合利用煤炭資源,同時生產甲醇、尿素等化工產品等;而煤作為一種多元素能源,很多專家都認為將其一股腦兒燒掉很可惜。倪維斗院士認為,結合發電與化工,發展以氣化為基礎的IGCC多聯產,對煤加以綜合利用。
多聯產原理簡單,將煤氣化后先通過一個反應器做化工產品,剩下尾氣再燃燒發電。多聯產相當于把化工、發電兩個過程耦合,能量利用效率可提高10%至15%。據悉,煤的氣化系統很貴,若能實現化工與發電相互調整,氣化系統即可穩定運行,降低發電成本。
倪維斗院士告訴記者,我國應從現在開始考慮分階段減排二氧化碳問題,二氧化碳捕集、利用和埋存應從易到難,逐步推進。“目前,我國大力發展煤化工(甲醇、二甲醚、直接煤變油、間接煤變油等),在煤化工過程中排放的二氧化碳,已具較高濃度和壓力,但實際情況是,‘現成’的二氧化碳直接排放至大氣中。因此,我國二氧化碳減排應從煤化工做起,考慮到未來清潔煤發電,‘IGCC+多聯產’應盡快示范,逐步走向大規模發展。同時,依據二氧化碳減排需要,逐步過渡至‘IGCC+多聯產+CCUS(碳捕集與封存)’模式。”
倪院士強調,實現多聯產能源戰略刻不容緩,一旦延誤了時機,將會顯著增加未來我國治理空氣污染的成本、難以控制未來石油進口,并大大增加減排溫室氣體成本。
責任編輯: 張磊