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科技創新規劃解讀丨劉中民:構建新型能源體系 促進能源技術綠色低碳轉型發展

文章來源:時間:2022-04-24
一、構建新能源體系要立足用好化石能源


(一)明確能源結構轉型初期的煤炭保底定位


“富煤、缺油、少氣”的化石能源資源稟賦決定了我國現階段以煤為主的能源生產與消費格局。在“雙碳”目標下,我國能源體系需發生根本性變化,這對我國能源領域科技發展提出了更高要求。要立足以煤為主的基本國情,抓好煤炭清潔高效利用,強調能源結構的低碳化轉型應以保障國家能源安全為底線,以促進我國經濟社會綠色發展為目標?,F實情況下,我國石油、天然氣對外依存度持續上升,而國際形勢不穩定、不確定性更趨復雜,煤炭是維護我國能源安全的最可靠資源?!笆奈濉睍r期是我國“雙碳”目標實現的初期階段,首先應該用好化石資源,特別是煤炭資源,堅持煤炭清潔高效利用道路,發揮好煤炭支撐我國經濟和社會發展,保障能源安全的壓艙石、穩定器作用。


(二)我國煤炭轉化利用技術處于領先地位


煤炭轉化利用作為保證國家能源安全和產業鏈完整的支柱型產業,通常被認為是“石油替代”,但隨著煤化工的發展,煤炭轉化利用更要與石油化工協調發展,促進相關產業進步,形成更合理的工業結構。


《規劃》指出,我國煤炭清潔高效轉化利用處于國際領先地位。相比煤炭燃燒供能,利用相同數量的煤炭,轉化利用可產生更高的經濟價值且大幅降低碳排放?!笆濉逼陂g,我國在煤炭清潔高效轉化利用領域部署了一批重大項目。通過多學科、多領域交叉,提出新概念、發展新方法、創制新材料,為煤炭原料化利用拓寬了路徑。近期,煤制乙醇正在進行工業化,以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯為平臺的含氧化合物產業鏈有望快速形成,合成氣直接制烯烴、芳烴等新技術正在快速突破中。


二、構建新能源體系需要關注的問題


(一)關鍵核心技術突破和行業耦合急需加強


雖然我國在能源領域掌握了大量核心技術,但具有領跑意義的先進技術并不多,關鍵核心技術或部件對外依存度偏高現象仍較為普遍。從構建清潔低碳、安全高效能源體系頂層出發,選準核心突破點,制定能源技術發展路線圖,并完善形成能持續推進能源科技創新的政策機制十分重要。


當然,由于能源問題的復雜性、專業性等,制定跨行業跨領域的全局性能源技術路線圖比較困難?!兑巹潯分杏蓢夷茉淳趾涂萍疾柯摵现贫ǖ南冗M可再生能源發電及綜合利用技術、新型電力系統及其支撐技術、安全高效核能技術、綠色高效化石能源開發利用技術、能源系統數字化智能化技術等5個領域的技術清單和技術發展路線圖系統反映了近期科技界、產業界對能源科技創新體系劃分和關鍵技術需求的思考,為“十四五”時期能源科技創新指明了方向。


(二)構建新能源體系需要新思維


我國以化石能源為主的能源結構及以煤炭為主提供熱力的工業結構,也相應造成了我國碳排放量全球最高的現狀。因此,需要以綠色低碳的新視角來重新審視傳統能源利用方式的合理性,以新思維審視傳統能源生產與利用過程重塑的可能性及關鍵所在,通過新型能源體系的構建,促進工業結構全面升級。


我國電力及高能耗工業產生的二氧化碳排放占總排放的80%左右,是需要重點關注的行業。另外,交通運輸工具電動化不僅為我國汽車行業提供新的發展機遇,而且有利于緩解石油不足的壓力。


(三)煤化工行業發展總體向好,但仍面臨挑戰


煤化工行業發展面臨新的挑戰。首先,現代煤化工行業面臨更激烈的市場競爭。其次,資源環境安全約束加強,配套條件落實難度增大。早前中央經濟工作會議提出了原料用能不納入能源消費總量控制的原則,將從政策上有利于煤化工的新一輪發展。


三、我國能源綠色低碳轉型發展建議


發展能源綠色低碳技術,構建清潔高效的能源新體系,應加強全局系統化頂層設計。強化原始創新和關鍵技術突破,從能源生產與利用全鏈條出發,在保障能源安全和產業鏈穩定的前提下,推進能源結構調整,促進工業結構全面升級。通過在典型區域集中開展多能融合示范,驗證和完善新技術,探索局部能源結構調整的有效途徑,以點帶面促進形成我國能源綠色低碳發展新格局。


(一)加強全局性頂層設計,構建與“雙碳”目標相適應的中長期能源發展科技路線圖


《規劃》指出,要與能源、科技等總體規劃以及各專項規劃統籌銜接,強化產業鏈創新鏈上下游聯合,形成能源科技創新合力,這體現了全局性思維和部署。鑒于“雙碳”目標和能源結構轉型任務的長期性,建議在《規劃》基礎上,進一步加強全局性頂層設計,跨領域、系統化制定我國能源中長期發展和工業升級技術路線圖,推進跨領域綜合交叉,打破能源與其他行業、能源內各分系統相互獨立分割局面,解決依靠單個領域科技發展難以突破的跨系統問題。


中國科學院已建立專門的戰略研究團隊,提出了以化石能源清潔高效開發利用與耦合替代,可再生能源多能互補與規模應用,低碳化多能融合與區域示范的能源科技發展總體思路,可為中長期能源科技規劃提供參考。


(二)構建多能融合能源新體系,促進工業結構全面升級


多能融合體系構建,旨在結合我國資源稟賦特點,發揮國家體制優勢,搶占能源技術戰略制高點,促進整個能源系統全生命周期的低碳高效運轉和生態循環。一是以合成氣/甲醇轉化等關鍵技術突破為基礎,重點發展石化相關產業技術,大幅度降低過程能耗,減少碳排放,促進石化基礎產品生產技術升級換代和能源化工行業協調發展。二是以水/風/光/地熱/生物質等可再生能源大規模產電制氫、氫儲運等關鍵技術突破為基礎,以氫為紐帶促進多種清潔能源轉化過程的耦合及碳減排和資源化利用;同時,以大規模儲能、核能高效熱利用等關鍵技術突破為基礎,促進儲能技術與火電、可再生電等新能源融合,促進清潔能源多能互補與高效利用。三是在關鍵技術突破的基礎上,圍繞合成氣/甲醇、綠氫、儲能等關鍵技術節點,結合化石能源清潔利用與可再生能源規模應用,在典型區域推進低碳化多能融合區域示范,為構建低碳互補、多能融合的新能源體系提供系統性解決方案。


(三)強化原始創新,著力突破煤化工關鍵技術瓶頸


《規劃》指出,要鍛造長板,引領未來。經過長期發展和國家支持,我國在煤化工領域已形成一批核心技術,正處于完成工業示范并大規模推廣應用的有利時期。需通過技術創新,加強新產品開發,通過延伸產業鏈,發展高附加值、精細化、差異化產品,重點以合成氣/甲醇轉化為平臺,耦合石油基原料(苯、甲苯、石腦油等),實現烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學品/燃料的合成技術變革,堅持煤化工與石油化工的協調發展,構建更加合理的產業結構。


從煤化工清潔化低碳化方面考慮,天然氣、煤層氣中富含甲烷,是富氫物質,可考慮嘗試將天然氣利用與煤炭利用相結合,短期內實現煤化工行業減碳。從長遠看,建議加大對煤層氣、頁巖氣、可燃冰的開發力度,一旦取得突破,整個國家的能源格局將會發生根本性改變。


(四)發揮典型區域綜合示范作用,以點帶面形成低碳發展新格局


我國能源應用場景復雜,無法用一套通用模式解決能源技術創新與落地面臨的所有問題。建議國家統籌區域發展與控煤目標,選取典型區域、針對典型問題推進跨領域集成示范,以點帶面形成低碳發展新格局。如西北煤炭資源富集地區是我國實現碳達峰目標難度最大、問題最集中的區域。如果通過該區域的多種能源互補融合綜合示范,探索出一條既能引導地方政府、企業和社會資本投入,促進大規模、系統性的技術示范落地,推動區域產業升級,又能充分發揮高等院校及科研院所在原理創新、方法創新、技術創新等方面的作用,還能充分釋放國家政策紅利,激勵技術成果轉移轉化的高碳地區低碳化發展路徑,這將為全國煤炭實現盡早碳達峰目標,提供可借鑒的系統解決方案。




本文轉載自中國電力報

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