中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)預(yù)測顯示：到“十四五”末，全國煤炭消費(fèi)量將控制在41億噸左右，年均消費(fèi)增長1%左右。“十四五”及今后較長一個(gè)時(shí)期，能源需求保持穩(wěn)定增長，煤炭在一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重將下降，但其作為我國兜底保障能源的地位和作用還很難改變。
未來用煤從哪里來？中國工程院院士、西安科技大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)主任王雙明表示，我國煤炭賦存具有“西部多、中部富、東部趨于枯竭”的特征。以大興安嶺-太行山沿線為界，中東部是煤炭需求量較大的地區(qū)，但1000米以淺經(jīng)濟(jì)可采儲(chǔ)量趨于枯竭。新疆煤炭儲(chǔ)量高達(dá)2萬億噸左右，由于距離太遠(yuǎn)、使用困難，“遠(yuǎn)煤解不了近用”。因此，今后所需煤炭資源主要集中在晉陜蒙地區(qū)。“但同時(shí)，生態(tài)環(huán)境對煤炭開采利用的約束日益增長，西部煤炭開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的矛盾尖銳。”
重點(diǎn)關(guān)注清潔利用技術(shù)的創(chuàng)新
在王雙明看來，我國煤炭資源總量相對豐富，具有經(jīng)濟(jì)安全、儲(chǔ)運(yùn)便利等特征。即便到2030年碳達(dá)峰前后，煤炭的主體地位仍難以改變。
對此，王雙明從開采、利用兩個(gè)方面展開說明。從儲(chǔ)量來看，根據(jù)自然資源管理部門的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，2018年，我國石油、天然氣剩余可采儲(chǔ)量分別為35億噸、5.7萬億立方米，分別可用17.5年、35年，而煤炭查明可采儲(chǔ)量為17085億噸，可采年限約170年。從使用來看，近10年來，煤炭占我國一次能源消費(fèi)的比重每年大約下降0.8-1個(gè)百分點(diǎn)。即便在新能源快速發(fā)展的情況下，2020年煤炭占比仍達(dá)到56.8%。“據(jù)此推算，到2030年再下降9個(gè)百分點(diǎn)左右，煤炭占一次能源消費(fèi)的比重仍接近50%。”
王雙明認(rèn)為，經(jīng)濟(jì)性也是影響能源利用的重要因素。“過去10年，新能源占我國一次能源消費(fèi)的比重每提高1.2%，煤炭消費(fèi)占比就下降1%。與此同時(shí)，新能源發(fā)電投資大約增加600多億美元。從經(jīng)濟(jì)安全角度來說，煤炭作為我國主體能源的地位短時(shí)間內(nèi)也難改變。”
此外，清潔高效利用技術(shù)將進(jìn)一步支撐煤炭的主體地位。王雙明舉例，經(jīng)超低排放改造后的燃煤發(fā)電機(jī)組，煙塵、二氧化硫及氮氧化物排放量均大幅低于國家規(guī)定的燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組排放標(biāo)準(zhǔn)，但成本只有氣電的1/2，經(jīng)濟(jì)效益明顯。再如，我國煤制液體燃料已進(jìn)入規(guī)?；I(yè)生產(chǎn)階段，煤制油品質(zhì)量高、使用領(lǐng)域廣，用作航空發(fā)動(dòng)機(jī)和火箭燃料試驗(yàn)均取得成功。“距離達(dá)峰還有10年時(shí)間，在此期間，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注煤轉(zhuǎn)化及清潔利用技術(shù)創(chuàng)新，以鞏固做好煤炭這篇文章。”
解決兜底保障與生態(tài)保護(hù)的矛盾
做好兜底保障，目前也面臨考驗(yàn)。王雙明坦言，綜合資源稟賦、開采條件等現(xiàn)實(shí)因素，在今后較長一段時(shí)期內(nèi)，開發(fā)晉陜蒙等西部煤炭資源，尤其是黃河流域資源成為保障國家能源安全的重大需求。“然而，這些區(qū)域處于干旱-半干旱地區(qū)，生態(tài)環(huán)境脆弱是最大制約。”
據(jù)中國工程院統(tǒng)計(jì)報(bào)告，位于黃河流域的晉陜內(nèi)蒙古寧甘地區(qū)，探明煤炭資源儲(chǔ)量占全國的2/3，水資源卻不到全國總量的1/25。“黃河‘幾’字灣分布著6個(gè)大型煤炭生產(chǎn)基地，綠色開采壓力很大。”王雙明表示，由于降雨量小、蒸發(fā)量大，流域地表生態(tài)與地下水埋深關(guān)系密切，幾乎全靠地下水資源維系生態(tài)系統(tǒng)。“而且水位既不能太淺、也不可太深。埋深如果小于1.5米，蒸發(fā)量過大就會(huì)形成鹽漬化；若是大于15米，地表出現(xiàn)沙化，兩種情況均不利于植物生存。地下水埋藏在1.5-5米范圍，草本植物、喬灌木、農(nóng)作物才能正常生長，城市、農(nóng)業(yè)等用水才能得到保障。”
然而，煤炭開采卻對地下水造成影響。王雙明表示，井工開采方式會(huì)形成大范圍采空區(qū)，相當(dāng)于把開采區(qū)域的地下挖空了。“沒有實(shí)施煤炭開采前，煤層與地下含水層之間的隔水巖組可形成一定保護(hù)。采掘工程在地下形成巨大空間，隔水巖組遭到破壞，地下水流向采空區(qū)，導(dǎo)致水位下降、生態(tài)退化，地表生態(tài)系統(tǒng)受損。”
為解決上述矛盾，王雙明提出，以減損地質(zhì)工程為支撐，以防止隔水巖組破壞為目標(biāo)，以保護(hù)生態(tài)水位為核心，實(shí)現(xiàn)采煤與生態(tài)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展。“維系地表生態(tài)的核心是控制地下水位不發(fā)生明顯下降，西部煤炭資源綠色開采必須做好地下水保護(hù)，減損開采地質(zhì)保障是重要支撐。”
富油煤資源是低碳利用的新方向
記者了解到，黃河流域還是我國富油煤的主要產(chǎn)區(qū)，做好開發(fā)利用對實(shí)現(xiàn)煤炭資源低碳利用、保障國家能源安全具有重要意義。
王雙明介紹，富油煤是集煤油氣屬性為一體的煤炭資源，但長期以來未能得到科學(xué)認(rèn)識和充分利用。“廣義上，焦油產(chǎn)率大于7%的煤炭資源統(tǒng)稱為富油煤。這是一種中低成熟度的煤基油氣資源，簡單說就是煤化過程突然斷了，其中的油和氣還沒有完全跑出來。若能通過技術(shù)手段提取這部分油、氣，即可增加我國油氣資源供應(yīng)。”
勘探顯示，西部富油煤資源量大約有5000億噸，主要賦存于陜西、內(nèi)蒙古、甘肅等地。煤中潛在的油資源量約500億噸，氣資源量約75萬億立方米。“這是什么概念？相當(dāng)于目前三大石油公司探明油氣剩余可采儲(chǔ)量的10倍之多。”王雙明稱，我國富油煤產(chǎn)業(yè)規(guī)?；l(fā)展具備資源基礎(chǔ)。
但同時(shí)，富油煤的形成伴隨特定的地質(zhì)歷史演化過程及地質(zhì)條件，不同時(shí)代、不同區(qū)域，乃至相同時(shí)代、不同煤層的資源狀況均存在顯著差異。“摸清家底是實(shí)現(xiàn)高效開發(fā)利用的前提，目前急需開展變質(zhì)演化規(guī)律、地質(zhì)驅(qū)動(dòng)條件等地質(zhì)科學(xué)問題研究。”王雙明表示。
王雙明還稱，相比常規(guī)油氣，富油煤中油氣資源的開發(fā)方式也有不同，既要最大化提取煤中以油為主的資源，也要實(shí)現(xiàn)煤的綠色低碳開發(fā)。“熱解一體化技術(shù)是可行的發(fā)展方向，提效降碳潛力巨大，值得進(jìn)一步研究推廣。目前，西部用于燃燒發(fā)電和供熱的富油煤約5.2億噸，如果全部按照熱解發(fā)電一體化方式進(jìn)行利用，可生產(chǎn)近5000萬噸油品，相當(dāng)于再建一個(gè)大慶油田。相比燃燒發(fā)電，后者可提高能效6%、減少碳排放2.8億噸。”