創(chuàng)新驅(qū)動應(yīng)對低碳發(fā)展新形勢

蔣明麟

0 序言

黨的十九大提出堅持新發(fā)展理念，加快建設(shè)創(chuàng)新型國家的歷史性任務(wù)。最近，習(xí)近平主席在出席阿根廷布宜諾斯艾利斯舉行的二十國集團(tuán)（G20）領(lǐng)導(dǎo)人第十三次峰會時，在闡明全球治理的重要遵循時，把堅持創(chuàng)新引領(lǐng)，深入研究新技術(shù)應(yīng)用及其影響作為重要內(nèi)容提出。以創(chuàng)新驅(qū)動為動力，積極發(fā)展低碳技術(shù)、推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，提高企業(yè)競爭力，促進(jìn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為我國實現(xiàn)低碳綠色可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 我國能耗與排放基本情況

我國已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟體。2017年我國經(jīng)濟總量達(dá)到82．71萬億人民幣，折合約12．72萬億美元。2017年我國能源消耗總量為44．9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，比上年增長2．9%。而美國在2017年GDP為123．11．萬億人民幣，折合約19．38億美元。2017年美國能源消耗總量約為35億t標(biāo)準(zhǔn)煤。上述數(shù)據(jù)表明，當(dāng)年美國經(jīng)濟總量是我國的1．48倍，而我國的能源消耗是美國的1．28倍。通過計算可以看出我國單位GDP的能耗是美國的1．91倍。可見，雖然近年來我國通過產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，節(jié)能降耗工作取得了顯著的成績，但是，今后在經(jīng)濟和社會發(fā)展中產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能降耗的工作任務(wù)仍然任重而道遠(yuǎn)。

在溫室氣體排放方面，2014年我國CO2排放量為97．6億t，居全球第一。2000年至2014年，CO2排放年均增長7．6%。在世界氣候變化巴黎會議上，中國政府已經(jīng)承諾到2030年單位國內(nèi)生產(chǎn)總值CO2排放較2005年下降60%-65%，到2030年碳排放達(dá)到峰值。由此可見，我國今后的碳減排的任務(wù)也是相當(dāng)艱巨。

發(fā)展低碳經(jīng)濟和開展節(jié)能減排工作，事關(guān)我們經(jīng)濟社會發(fā)展能否實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，能否正確處理經(jīng)濟社會發(fā)展與生態(tài)保護(hù)兩者關(guān)系。

2 創(chuàng)新低碳技術(shù)，推進(jìn)煤炭資源系統(tǒng)清潔利用

要實現(xiàn)低碳綠色可持續(xù)發(fā)展，必須以創(chuàng)新驅(qū)動為引領(lǐng)，創(chuàng)新低碳技術(shù)、營造鼓勵創(chuàng)新的政策和環(huán)境。我們要以問題為導(dǎo)向，從我國實際國情出發(fā)，充分吸納國際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗，著力調(diào)整我國國民經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力降低國民經(jīng)濟各個產(chǎn)業(yè)的單位產(chǎn)品的能耗和總消耗量，積極開展減少各類廢棄物和污染物的排放量及其循環(huán)再利用工作。

我國在能源稟賦上，突出的特點是富煤、少油、缺氣（天然氣）、貧鈾、可再生能源（水力、風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)）潛力巨大。針對我國這種能源稟賦國情，我們需在大力開發(fā)利用可再生能源的同時，對當(dāng)前實現(xiàn)煤炭的清潔高效使用，必須給與高度重視。

2017年世界原煤生產(chǎn)量為77．3億t，其中我國原煤產(chǎn)量最多，總計為35．2億t，約占世界生產(chǎn)總量的46%，占我國一次能源生產(chǎn)總量的70%。2017年我國一次能源消耗總量為44．9億t，其中煤炭消耗占60．4%。

2.1 煤炭發(fā)電領(lǐng)域開展技術(shù)革命

目前，我國煤炭使用主要在以下三個領(lǐng)域：煤炭發(fā)電、工業(yè)燃料和原料、民用散煤。

煤電是我國主體電力。我國2017年發(fā)電量為6．4萬億kWh，其中煤炭發(fā)電量為4．36萬億kWh，占全國發(fā)電量的占比約為68%（2013年占全國發(fā)電量的73．2%），占世界煤炭發(fā)電量的44%，呈現(xiàn)總體逐步下降趨勢。煤電行業(yè)消耗原煤總量多年超過全國煤炭消費總量的50%以上。因此，抓煤炭發(fā)電的節(jié)能降耗工作是節(jié)能減排的主體。

近年來，我們對煤炭火力發(fā)電的主要工藝和裝備（熱力循環(huán)、高效鍋爐、高效汽輪機組、控制系統(tǒng)等）集中力量進(jìn)行系統(tǒng)性攻關(guān)，研發(fā)出高效率高參數(shù)的超臨界（SC）和超超臨界(USC)火電機組，并實現(xiàn)了國產(chǎn)化。

有關(guān)資料表明，由于先進(jìn)高效大容量機組的不斷推廣應(yīng)用，2013年，全國煤電機組平均供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗約為323g/kWh，分別比2010年和2005年下降12g/kWh和50g/kWh。2017年，6 000千瓦及以上電廠供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗為309g/kWh。從2013年到2017年年均降低供電標(biāo)準(zhǔn)煤耗3．5g/kWh。由于采用先進(jìn)高效大容量的超臨界和超超臨界火力發(fā)電機組和采用合理的除塵、脫硫、脫硝設(shè)備，我國燃煤發(fā)電機組的煙塵、CO2、SO2、NOX等減排量也取得明顯的進(jìn)展。

目前，國際上燃煤發(fā)電技術(shù)和裝備水平不斷提高，研制開發(fā)的700℃高效超超臨界火力發(fā)電技術(shù)取得進(jìn)展。這種高工況參數(shù)進(jìn)一步提高發(fā)電機組的功效和減少溫室氣體、其他污染氣體的排放。

機組的蒸汽參數(shù)是決定機組熱經(jīng)濟性的重要因素，亞臨界機組的供電效率一般為36%～38%，設(shè)計供電煤耗為320～340g/kWh左右；超臨界機組的供電效率為41%～43%，設(shè)計供電煤耗為286～300g/kWh左右；采用先進(jìn)的700℃高效超超臨界火力發(fā)電機組，通過提高參數(shù)、優(yōu)化系統(tǒng)可使供電效率達(dá)到46%以上，供電煤耗可進(jìn)一步降至250g/kWh以下。研制開發(fā)700℃高效超超臨界火力發(fā)電技術(shù)并推廣應(yīng)用，在我國以煤電為主的國情下，對節(jié)能減排具有巨大推動作用。

2.2 工業(yè)系統(tǒng)開展技術(shù)革命

我國工業(yè)企業(yè)（包括供熱企業(yè)）各類燃煤鍋爐、窯爐保有量大、分布廣、類型多，且分屬不同的部門管理，盡管年原煤消耗量比電煤少(約占35%至38%)，但其節(jié)能環(huán)保改造提升難度大。我們必須從各個工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門著手，創(chuàng)新制造加工工藝，以工藝創(chuàng)新和技術(shù)裝備升級，促進(jìn)單位產(chǎn)品的能耗降低和污染物減排，使產(chǎn)業(yè)部門整體技術(shù)、產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)能減排工作提升到更高水平。

通過努力，2017年全國重點耗能工業(yè)企業(yè)單位產(chǎn)品綜合能耗下降。噸燒堿下降0．3%，噸水泥下降0．1%，噸鋼下降0．9%，噸粗銅下降4．8%，每千瓦時火力發(fā)電下降0．8%。全國萬元GDP排放CO2下降5．1%。

2.3 改進(jìn)民用燃煤利用

我國民用散煤燃燒具有“面廣、量大、能效低、低空排放”的特點，是冬天采暖季節(jié)形成某些區(qū)域嚴(yán)重大氣污染的主要成因之一。目前，民用煤在煤炭消費結(jié)構(gòu)中約占10%左右，但民用散煤直接燃燒的污染物排放量是火電用煤的5-10倍。這方面的治理改造工作，牽扯面廣、費用高、難度大。我們必須在治理技術(shù)和裝備、治理方式、政策支持等方面，結(jié)合各個地區(qū)能源供給、氣候特點、經(jīng)濟發(fā)展、財政能力等實際情況，因地制宜，注重實效，適合民情，不搞一刀切，“宜煤則煤、宜氣則氣、宜電則電”。重點是開發(fā)適合本地的優(yōu)質(zhì)清潔能源供應(yīng)和高效節(jié)能采暖設(shè)施（特別是高效節(jié)能爐具）。

創(chuàng)新工作沒有止境、科技進(jìn)步永無止境。煤炭的清潔高效利用的工作也在不斷發(fā)展。如：超臨界水蒸煤制氫發(fā)電多聯(lián)產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)的研制開發(fā)可以達(dá)到煤炭的高效清潔的利用，從源頭減少污染物的產(chǎn)生，有利促進(jìn)碳集中捕捉利用，促進(jìn)氫能源產(chǎn)業(yè)和材料產(chǎn)業(yè)、高端裝備制造、氫燃料發(fā)動機、氫燃料電池等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 應(yīng)用碳捕獲儲存利用技術(shù)，降低溫室氣體排放

為了人類未來可持續(xù)發(fā)展，必須發(fā)展低碳技術(shù)，減少CO2等溫室氣體的排放，以降低對地球生態(tài)環(huán)境的影響。CO2既是影響大氣生態(tài)環(huán)境的溫室氣體，同時也是重要的化工原料。研究開發(fā)應(yīng)用碳捕獲儲存利用技術(shù)（即CCUS技術(shù)）將是應(yīng)對全球氣候變化關(guān)鍵技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟的重要方面。這項新技術(shù)就是把生產(chǎn)過程中排放的CO2進(jìn)行提純，繼而投入新的生產(chǎn)過程中，以循環(huán)再利用。CO2的資源化利用技術(shù)現(xiàn)已應(yīng)用于合成高純CO、煙絲膨化、化肥生產(chǎn)、飲料添加劑、食品保鮮、金屬焊接、滅火器、合成可降解塑料、改善鹽堿水質(zhì)、培養(yǎng)海藻、油田驅(qū)油等領(lǐng)域。

2017年國際能源署（IEA）預(yù)計，為了滿足2060年全球控溫2℃的目標(biāo)，所消減的溫室氣體中將有14%來自于CCUS技術(shù)和項目實施。據(jù)報道，截至2018年，全球已有21個大型CCUS項目正在運營或在建。

政府間氣候變化專門委員會（IPCC）在2014年曾指出，要達(dá)到全球溫控達(dá)到2℃的目標(biāo)，若沒有CCUS技術(shù)，則會增加138%的成本。這些數(shù)據(jù)充分說明了CCUS技術(shù)和應(yīng)用對減少溫室氣體排放和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的重要性。在發(fā)達(dá)國家如：美國、澳大利亞、加拿大、挪威等均在石油開采、煤炭火力發(fā)電等領(lǐng)域應(yīng)用CCUS技術(shù)，并取得良好的效果。在我國，對CCUS技術(shù)給予了積極的關(guān)注和高度重視。在《我國中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》、應(yīng)對氣候變化科技專項行動等科技政策文件中均明確提出要將CCUS技術(shù)開發(fā)作為控制溫室氣體排放和減緩氣候變化的重要內(nèi)容。經(jīng)過近年來產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的艱辛探索和科學(xué)實踐，在一些工業(yè)領(lǐng)域中取得了成功和實效。2018年10月31日，安徽蕪湖海螺集團(tuán)白馬山水泥廠建設(shè)的全球水泥行業(yè)首個水泥窯年產(chǎn)5萬噸級碳捕集純化示范項目建成投運。該項目采用化學(xué)吸收法，通過工藝加工和精餾，得到純度為99．9%以上的工業(yè)級和純度為99．99%以上的食品級CO2液體，填補了世界水泥工業(yè)低碳技術(shù)的一項空白，標(biāo)志著中國水泥工業(yè)環(huán)保技術(shù)取得新突破，在全國乃至全球水泥行業(yè)都具有強大的引領(lǐng)和示范作用。未來，我國水泥工業(yè)將從過去的排放CO2大戶，轉(zhuǎn)型升級實現(xiàn)生產(chǎn)過程零碳排放和重要化工原料的生產(chǎn)基地。

4 結(jié)語

當(dāng)前世界新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方興未艾，我國正處于經(jīng)濟轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵時刻，國際外部環(huán)境復(fù)雜多變，面對機遇、困難和嚴(yán)重挑戰(zhàn)，只有堅持創(chuàng)新驅(qū)動，增強經(jīng)濟內(nèi)在活力和競爭力，發(fā)揮我們?nèi)肆θ瞬刨Y源豐富，創(chuàng)作寬松的創(chuàng)新環(huán)境，更大力度推進(jìn)科技創(chuàng)新，才能實現(xiàn)我國經(jīng)濟的高質(zhì)量發(fā)展。