“雙碳”目標(biāo)下的化石能源高效清潔利用

呂清剛 柴 禎

1 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所 北京 100190

2 中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 工程科學(xué)學(xué)院 北京 100049

1 化石能源支撐能源轉(zhuǎn)型的地位和作用

能源是人類生存和發(fā)展的保障，是人類文明進(jìn)步的基礎(chǔ)和動(dòng)力，關(guān)乎國(guó)計(jì)民生、工業(yè)生產(chǎn)和國(guó)家安全。作為全球最大的能源消費(fèi)國(guó)，如何有效保障國(guó)家能源安全、有力保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，始終是我國(guó)能源發(fā)展的首要問題。

我國(guó)嚴(yán)重依賴化石能源，化石能源長(zhǎng)期在能源系統(tǒng)中占主體地位（圖 1）。2020 年我國(guó)全年能源消費(fèi)總量為 49.8 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，其中化石能源消費(fèi)占比仍近 85%（煤炭、石油和天然氣消費(fèi)量分別占能源消費(fèi)總量的 56.8%、18.9% 和 8.4%）。

圖1 2011—2020年我國(guó)化石能源消費(fèi)占比[1]Figure 1 China’s fossil fuel proportion in energy consumption from 2011 to 2020

我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展是化石能源生產(chǎn)和消費(fèi)快速增長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。自 2005 年以來，我國(guó)都是與能源相關(guān)二氧化碳（CO2）的最大排放國(guó)。電力和工業(yè)領(lǐng)域是我國(guó)化石能源消費(fèi)主戰(zhàn)場(chǎng)，電力、鋼鐵、建材和化工等行業(yè)也因此成為我國(guó) CO2排放大戶。因此，化石能源高效利用是我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和（以下簡(jiǎn)稱“雙碳”）目標(biāo)的關(guān)鍵。

我國(guó)能源資源稟賦和不相適應(yīng)的能源結(jié)構(gòu)、錯(cuò)綜復(fù)雜的國(guó)際環(huán)境、快速高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)濟(jì)社會(huì)及應(yīng)對(duì)氣化變化需求等因素均要求必須堅(jiān)定不移推進(jìn)能源革命；特別是在“雙碳”目標(biāo)要求下，能源中長(zhǎng)期發(fā)展中的 CO2減排任務(wù)更加明確，需要全面推進(jìn)大規(guī)模開發(fā)利用清潔能源，建設(shè)多元清潔能源供應(yīng)體系?；茉慈宰鳛橹黧w能源，需要總量控制、有序替代；實(shí)現(xiàn)化石能源高效、清潔、低碳利用，是推動(dòng)能源革命和轉(zhuǎn)型，構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系的重中之重。

2 我國(guó)化石能源利用現(xiàn)狀

2.1 燃煤發(fā)電技術(shù)

新中國(guó)成立以來，在國(guó)家持續(xù)投入和支持下，燃煤發(fā)電技術(shù)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，燃煤發(fā)電技術(shù)和裝備不斷向高參數(shù)、大容量及低排放方向發(fā)展。目前，在超超臨界燃煤發(fā)電技術(shù)、循環(huán)流化床燃燒技術(shù)、常規(guī)煙氣污染物超低排放技術(shù)等方面，我國(guó)已達(dá)世界先進(jìn)水平；煤電機(jī)組煤耗呈逐漸降低趨勢(shì)，但由于機(jī)組調(diào)峰和利用時(shí)間降低等原因，煤耗下降幅度逐步放緩（表 1）[2]。

表1 2010—2020 年我國(guó) 6 000 千瓦及以上電廠發(fā)電/供電煤耗[2]Table 1 China’s coal consumption of electricity generation and supply per kWh for 6 000 kW and above coal-fired units from 2010 to 2020[2]

清潔燃煤發(fā)電方面。經(jīng)過 10 多年的發(fā)展，燃煤發(fā)電常規(guī)污染物排放得到有效控制。截至 2020 年底，我國(guó)共有煤電機(jī)組 4 990 臺(tái)、裝機(jī)容量 10.8 億千瓦，已有超過 9.5 億千瓦煤電機(jī)組達(dá)到超低排放限值[3]。我國(guó)已建成世界上最大的清潔燃煤發(fā)電體系，常規(guī)污染物已不再是制約燃煤發(fā)電的主要約束，目前正在向近零水平努力。

高效燃煤發(fā)電方面。過去的幾十年里，煤電機(jī)組一直都在向高參數(shù)發(fā)展。先進(jìn)超超臨界發(fā)電技術(shù)是目前世界上的主要燃煤高效發(fā)電技術(shù)，其包括二次再熱超超臨界機(jī)組和超超臨界循環(huán)流化床機(jī)組?！笆濉币詠?，我國(guó)部署重點(diǎn)項(xiàng)目并持續(xù)支持超超臨界發(fā)電技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用；“十三五”期間相繼在安源、泰州、萊蕪、蚌埠、宿遷、句容投產(chǎn)運(yùn)行 6 個(gè)二次再熱機(jī)組，蒸汽參數(shù)為 31 MPa/600℃/610℃/610℃ 和31 MPa/600℃/620℃/620℃ 2 種類型[4]，并開工建設(shè)貴州威赫和陜西彬長(zhǎng) 2 臺(tái)超超臨界 660 MW 循環(huán)流化床燃煤發(fā)電機(jī)組[5]。2020 年，超超臨界機(jī)組占全國(guó)現(xiàn)役煤電機(jī)組總裝機(jī)容量的 26%，其中在役 1 000 MW 等級(jí)超超臨界機(jī)組共 137 臺(tái)，整體供電煤耗平均值為 283.59 g/kWh。目前，我國(guó)已積累了超超臨界發(fā)電機(jī)組設(shè)計(jì)、制造和運(yùn)行等方面的豐富經(jīng)驗(yàn)，相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展：整體上與國(guó)際先進(jìn)水平同步，部分機(jī)組的供電煤耗和發(fā)電效率等技術(shù)指標(biāo)實(shí)現(xiàn)世界領(lǐng)先，發(fā)展速度、裝機(jī)容量和機(jī)組數(shù)量穩(wěn)居世界首位。

2.2 工業(yè)過程燃燒技術(shù)

工業(yè)領(lǐng)域煤炭燃燒利用形式以燃煤工業(yè)鍋爐和工業(yè)窯爐為主。

燃煤工業(yè)鍋爐。我國(guó)在役燃煤工業(yè)鍋爐近 50 萬臺(tái)，約占全國(guó)煤炭消費(fèi)總量的 20%[6]。目前，我國(guó)燃煤工業(yè)鍋爐以鏈條爐排為主，實(shí)際運(yùn)行燃燒效率、鍋爐熱效率低于國(guó)際先進(jìn)水平 15% 左右。近年來，循環(huán)流化床鍋爐技術(shù)也得到了很好的應(yīng)用，形成 35 t/h、65 t/h、75 t/h、130 t/h、240 t/h 的蒸汽鍋爐系列；另外，還有部分煤粉工業(yè)鍋爐在市場(chǎng)上得到推廣應(yīng)用。較鏈條爐而言，循環(huán)流化床和煤粉工業(yè)鍋爐熱效率有很大提升，已接近 90%，氮氧化物（NOx）原始排放水平也有較大程度降低。但由于燃煤工業(yè)鍋爐保有量大，目前依然存在整體能耗高、污染重的問題。

工業(yè)窯爐。煤炭是冶金、建材等基礎(chǔ)工業(yè)的主要燃料和原料，我國(guó)工業(yè)爐窯存量巨大，但因技術(shù)和工藝裝備落后等原因而普遍存在系統(tǒng)熱效率低、能耗高、燃料適應(yīng)性差、污染物原始排放濃度高等問題。以水泥為例，目前全國(guó)采用干法水泥熟料生產(chǎn)線數(shù)量約 1 500 多條；這些生產(chǎn)線工藝核心設(shè)備熱效率普遍較低，節(jié)能潛力較大，絕大部分未實(shí)現(xiàn)常規(guī)污染物超低排放，且排出大量CO2。2020 年，我國(guó)水泥熟料產(chǎn)量 15.79 億噸，水泥產(chǎn)量 23.77 億噸，水泥行業(yè) CO2排放占全國(guó)排放總量的近 14.3%；噸水泥、噸水泥熟料 CO2排放量分別約為 616.6 千克、865.8 千克[7]，減排任務(wù)艱巨。因此，工業(yè)窯爐領(lǐng)域急需變革性技術(shù)，以推動(dòng)節(jié)能環(huán)保和有效提高資源利用率的方向發(fā)展。

2.3 煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)

2020 年我國(guó)煤化工（含焦化）用煤約 7.97 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占全國(guó)煤炭消費(fèi)量的 28% 左右。按照煤轉(zhuǎn)化為化工產(chǎn)品的生產(chǎn)過程產(chǎn)生的 CO2估算，年排放 CO2約 6.77 億噸，占全國(guó)碳排放量的 5.75% 左右[8]。

近 10 年來，我國(guó)煤炭轉(zhuǎn)化技術(shù)進(jìn)步較為顯著，主要發(fā)展了煤制清潔燃料（如煤制油和煤制天然氣等）和大宗及特殊化學(xué)品（如煤制甲醇、烯烴、乙二醇等）兩大類技術(shù)與產(chǎn)品。我國(guó)煤氣化裝置最大單臺(tái)煤處理能力已達(dá)到 4 000 噸/天，支撐了現(xiàn)代煤化工的發(fā)展。

煤制清潔燃料。煤制油方面，一批擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)示范工程相繼建成投產(chǎn)運(yùn)行。目前已建成的 10 套煤制油項(xiàng)目，成功運(yùn)行了 400 萬噸/年煤間接液化、108 萬噸/年煤直接液化等重大項(xiàng)目。煤制天然氣方面，我國(guó)已建成 4 套煤制天然氣示范及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目，但低成本煤氣化技術(shù)和甲烷化技術(shù)仍處于研究開發(fā)階段，因此煤制合成天然氣產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益差，限制了推廣應(yīng)用。

煤制大宗及特殊化學(xué)品。煤制烯烴、煤制乙二醇等技術(shù)獲得突破性進(jìn)展，已建成 32 套煤（甲醇）制烯烴、24 套煤制乙二醇示范及產(chǎn)業(yè)化推廣項(xiàng)目[9]，成功運(yùn)行了 137 萬噸/年煤制烯烴等大型現(xiàn)代煤化工裝置[10]。

我國(guó)煤化工技術(shù)總體處于世界領(lǐng)先水平，但煤耗大、固廢難處理、碳排放問題突出仍是我國(guó)煤化工發(fā)展面臨的問題。在煤轉(zhuǎn)化耦合利用、煤制特種燃料、煤制含氧化合物等高值化合物及可降解材料方面，仍需進(jìn)一步突破關(guān)鍵技術(shù)，形成先進(jìn)成套工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)煤炭清潔高效利用，保障油氣安全。

2.4 石油、天然氣利用技術(shù)

2020 年，我國(guó)石油、天然氣行業(yè)的碳排放量占碳排放總量的 20.8%，“雙碳”目標(biāo)下，減排壓力較大。

石油。石油石化產(chǎn)業(yè)鏈的上、下游碳排放占比較高，其中石油開采和煉化是突出的高耗能、高排碳過程[11]；在石油下游應(yīng)用中，石油燃料屬性的利用占據(jù)主要地位，而化工品比例占比較低（一般不到 20%）[12]?！半p碳”目標(biāo)下，隨著能源消費(fèi)由燃料向電氣化發(fā)展，未來石油在終端消費(fèi)中的燃料屬性將被大幅弱化，交通用油等傳統(tǒng)石油利用模式將逐步被電氣化方式所替代。因此，石油利用過程面臨能效提升、大幅減碳和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)深度調(diào)整壓力。

天然氣。天然氣利用途徑主要是作為城市燃?xì)狻⒐I(yè)燃料與原料。城市燃?xì)庵饕糜诰用裆睢⒉膳?，以及車用壓縮天然氣（CNG）等；天然氣的工業(yè)應(yīng)用主要包括冶金、建材和化工領(lǐng)域；天然氣發(fā)電主要用于調(diào)峰電廠和分布式熱電聯(lián)產(chǎn)?！半p碳”目標(biāo)下，一方面天然氣利用過程面臨提效降碳挑戰(zhàn)，另一方面天然氣可在能源主體由化石能源向非化石能源過渡的過程中積極發(fā)揮“橋梁”作用。

3 “雙碳”目標(biāo)下化石能源利用面臨新挑戰(zhàn)

挑戰(zhàn) 1：迫切需要煤電靈活調(diào)峰平抑可再生能源的間歇性和波動(dòng)性，保障電力穩(wěn)定安全。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)“雙碳”的基礎(chǔ)、關(guān)鍵與核心，煤炭的能源地位將從“主體”向“基礎(chǔ)”再向“保障”轉(zhuǎn)變。針對(duì)可再生能源電力的波動(dòng)性、隨機(jī)性、間歇性等特點(diǎn)，長(zhǎng)期大容量的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)尚未出現(xiàn)，燃煤發(fā)電需要充分發(fā)揮在能源體系中的“穩(wěn)定器”和“壓艙石”作用，在能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型過程中為電網(wǎng)大比例消納可再生能源提供靈活調(diào)峰能力。但是，現(xiàn)有燃煤發(fā)電機(jī)組是按基本負(fù)荷設(shè)計(jì)的，難以在寬負(fù)荷和快速變負(fù)荷方式運(yùn)行，從而造成我國(guó)電力系統(tǒng)靈活性資源嚴(yán)重不足，影響電力穩(wěn)定安全。迫切需要研發(fā)和推廣燃煤發(fā)電機(jī)組靈活調(diào)峰技術(shù)，滿足電網(wǎng)對(duì)可再生能源消納的重大需求。

挑戰(zhàn) 2：煤炭作為基礎(chǔ)工業(yè)的主要燃料和原料，迫切需要低碳化和高效利用，保障產(chǎn)業(yè)鏈安全。煤炭是冶金、建材等基礎(chǔ)工業(yè)的主要燃料和原料。目前，我國(guó)工業(yè)鍋爐及爐窯存量巨大，普遍存在系統(tǒng)熱效率低、能耗高、污染嚴(yán)重等問題，同時(shí)排出大量 CO2；降低碳排放對(duì)產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)用能造成挑戰(zhàn)。必須加大節(jié)能減排力度，提升能源利用效率，從源頭上降低碳排放強(qiáng)度。

挑戰(zhàn) 3：國(guó)際形勢(shì)復(fù)雜，迫切需要煤制油/氣化學(xué)品補(bǔ)充替代進(jìn)口，保障國(guó)家油氣安全。我國(guó)煤化工承擔(dān)著能源安全保障的作用，特別是在當(dāng)前復(fù)雜的國(guó)際形勢(shì)下，煤制油/氣化學(xué)品、實(shí)現(xiàn)油/氣補(bǔ)充替代進(jìn)口，是保障國(guó)家油/氣安全的剛需。但是，我國(guó)煤化工行業(yè)存在煤化工工藝流程過長(zhǎng)，投資與運(yùn)行成本過高；生產(chǎn)工藝過程中能耗高、碳排放量大；產(chǎn)品結(jié)構(gòu)不盡合理，在差異化和高端化方面存在不足，產(chǎn)品靈活性不夠；煤化工的“三廢”（廢水、廢氣、固體廢物）處置費(fèi)用高等問題。在“雙碳”背景下，煤化工必須加快轉(zhuǎn)型升級(jí)，走工藝低碳、產(chǎn)品高端之路。

挑戰(zhàn) 4：“雙碳”目標(biāo)下，油/氣地位重新定義，面臨利用屬性轉(zhuǎn)變、產(chǎn)品高端化、低成本化等挑戰(zhàn)?！半p碳”目標(biāo)下，天然氣作為最清潔的化石能源，將保持快速發(fā)展，并將成為化石能源向新能源過渡的“橋梁”，在未來全球能源發(fā)展中發(fā)揮支柱作用；但是，其利用面臨進(jìn)一步能效提升和減碳挑戰(zhàn)。石油消費(fèi)逐步降低，并回歸原料屬性，石油利用面臨產(chǎn)品高端化、成本進(jìn)一步降低等挑戰(zhàn)。

4 “雙碳”目標(biāo)下化石能源高效清潔利用思路

“雙碳”目標(biāo)和能源革命背景下，在建立新能源體系過程中，各種能源的比較優(yōu)勢(shì)將取決于其本身技術(shù)創(chuàng)新的進(jìn)展情況。要立足以煤為主的基本國(guó)情，推動(dòng)煤炭等化石能源清潔高效利用，分階段實(shí)現(xiàn)能源供應(yīng)主體的轉(zhuǎn)變。通過對(duì)煤炭、石油、天然氣等化石能源利用技術(shù)的變革性創(chuàng)新，加快煤炭資源從燃料屬性向原料和燃料耦合屬性轉(zhuǎn)變；開展發(fā)電、工業(yè)用能和化工等煤炭燃燒與轉(zhuǎn)化利用典型過程的技術(shù)革新與示范，以及天然氣燃燒高值化利用技術(shù)革新與示范，進(jìn)一步提升石油原料使用屬性；促進(jìn)化石能源與可再生能源互補(bǔ)融合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)能效提升，保障我國(guó)能源安全和產(chǎn)業(yè)鏈安全，促進(jìn)我國(guó)能源及相關(guān)工業(yè)低碳化發(fā)展。

5 “雙碳”目標(biāo)下化石能源高效清潔利用技術(shù)發(fā)展建議

化石能源高效清潔利用技術(shù)是國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，是有效支撐“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵手段和途徑。在能源革命和“雙碳”目標(biāo)新形勢(shì)背景下，大力發(fā)展化石能源高效清潔利用技術(shù)，推動(dòng)煤炭高效燃燒和轉(zhuǎn)化、石油天然氣高效利用及煤化工“三廢”處理技術(shù)研究和應(yīng)用，強(qiáng)化化石資源的燃料與原料屬性的耦合，對(duì)實(shí)現(xiàn)國(guó)家能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型意義重大。

5.1 煤炭高效燃燒與低碳轉(zhuǎn)化技術(shù)

現(xiàn)階段，煤炭仍然是我國(guó)主體能源，技術(shù)變革與創(chuàng)新、技術(shù)改造和挖潛是煤炭的清潔高效利用的主要著力點(diǎn)，國(guó)家能源局出臺(tái)的煤電機(jī)組改造升級(jí)實(shí)施方案中的“三改聯(lián)動(dòng)”就是具體的扶持政策?！半p碳”目標(biāo)下的能源轉(zhuǎn)型過程中要實(shí)現(xiàn)煤炭利用破立結(jié)合，需要大力發(fā)展適用于碳達(dá)峰、碳中和的典型工業(yè)過程煤炭利用變革技術(shù)，強(qiáng)化煤炭燃料與原料屬性，提高存量煤炭利用水平，安全、有序推動(dòng)煤炭高效低碳技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用。在此目標(biāo)和背景下，中國(guó)科學(xué)院部署戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（A 類）“煤炭清潔燃燒與低碳利用”，以煤炭的高效低碳利用為目標(biāo)，以強(qiáng)化煤炭燃料屬性與原料屬性的耦合利用和設(shè)備過程強(qiáng)化為手段，加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和工程驗(yàn)證，推動(dòng)技術(shù)工程示范，實(shí)現(xiàn)煤炭減量化、低碳化、清潔化利用，為構(gòu)建安全高效、低碳清潔的能源體系提供技術(shù)支撐。

（1）燃煤鍋爐靈活調(diào)峰技術(shù)?？稍偕茉窗l(fā)電的快速發(fā)展為我國(guó)能源系統(tǒng)低碳轉(zhuǎn)型注入新的活力。由于可再生電力的波動(dòng)性和間歇性，影響電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。在目前尚無大規(guī)模、低成本、長(zhǎng)周期的先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)可用狀況下，迫切需要煤電深度靈活調(diào)峰技術(shù)，以滿足可再生能源大規(guī)模接入電網(wǎng)的需求。加快開發(fā)和應(yīng)用燃煤鍋爐深度靈活調(diào)峰技術(shù)、超低負(fù)荷穩(wěn)燃技術(shù)、高效靈活電-熱雙供技術(shù)等，實(shí)現(xiàn)鍋爐深度調(diào)峰與快速變負(fù)荷，為可再生能源發(fā)電高比例接入電網(wǎng)保駕護(hù)航。特別是 2030 年以后，煤炭逐步向基礎(chǔ)能源和保障能源過渡。隨著可再生能源的深入發(fā)展，煤電深度調(diào)峰逐步向高靈活性和全負(fù)荷范圍調(diào)峰的方向發(fā)展，應(yīng)利用變革技術(shù)建造新型調(diào)峰發(fā)電機(jī)組來保障可再生能源的接入，從而在高度靈活智能的前提下，實(shí)現(xiàn)清潔高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，支撐新能源系統(tǒng)的構(gòu)建及“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

（2）工業(yè)過程高效燃燒技術(shù)。清潔高效燃燒技術(shù)是實(shí)現(xiàn)提升能源利用效率、有效降低碳排放強(qiáng)度的有效手段。針對(duì)冶金、建材等典型高耗能、高排放工業(yè)過程的節(jié)煤、降碳、減排等重大需求，突破氣化-燃燒、富氧/全氧燃燒、多污染物協(xié)同脫除等關(guān)鍵技術(shù)，完成典型流程的工業(yè)示范，實(shí)現(xiàn)高效低碳燃燒利用，從而推動(dòng)工業(yè)用煤領(lǐng)域燃燒技術(shù)變革，節(jié)能增效。同時(shí)，推動(dòng)冶金、建材等高耗能行業(yè)與煤化工的結(jié)合，充分發(fā)揮煤炭直接和間接轉(zhuǎn)化技術(shù)優(yōu)勢(shì)，促使高耗能和高耗煤行業(yè)技術(shù)變革。例如，從焦炭高爐煉鐵轉(zhuǎn)型到還原冶煉工藝，可大幅度減少 CO2排放。

（3）工業(yè)過程/流程低碳耦合關(guān)鍵技術(shù)。充分發(fā)揮煤炭的能源屬性和物質(zhì)屬性，重點(diǎn)突破高耗煤/高耗能行業(yè)間、流程/過程間的物質(zhì)和能量的耦合瓶頸，形成煤電-可再生發(fā)電、煤化-冶金、煤化-石化、多過程聯(lián)產(chǎn)等系列高效低碳耦合利用技術(shù)，完成典型工業(yè)示范；推動(dòng)煤炭由燃料屬性向燃料與原料屬性耦合轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)綜合能效提升和 CO2減排。其中，燃煤發(fā)電與可再生能源耦合發(fā)電方面，推動(dòng)發(fā)展煤與生物質(zhì)耦合發(fā)電，可實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)發(fā)電效率提高 15—20 個(gè)百分點(diǎn)，達(dá)到超超臨界發(fā)電水平；而燃煤發(fā)電與太陽(yáng)熱耦合發(fā)電，可以充分利用低品位的太陽(yáng)熱來減排 CO2。煤化-冶金耦合方面，開發(fā)甲醇-鋼廠煤氣制乙酸乙酯技術(shù)，可充分利用鋼鐵廠的尾氣（主要是焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣），通過提純形成合成氣原料，實(shí)現(xiàn)冶金尾氣原料化，具有顯著的降碳、固碳及增效效益。煤化-發(fā)電方面，推動(dòng)煤化工與燃煤發(fā)電耦合，充分發(fā)揮煤炭的燃料屬性和原料屬性，實(shí)現(xiàn)電力和化學(xué)品聯(lián)合靈活生產(chǎn)，既滿足靈活調(diào)峰，又滿足大幅度減排 CO2的需求。此外，可通過甲醇石腦油耦合制烯烴技術(shù)、鐵錳礦定向還原焙燒技術(shù)等實(shí)現(xiàn)煤化-石化、多過程聯(lián)產(chǎn)等多過程低碳耦合。

（4）煤炭高效轉(zhuǎn)化技術(shù)。煤炭轉(zhuǎn)化方面發(fā)展空間很大，主要針對(duì)目前煤轉(zhuǎn)化過程中二氧化碳排放高、系統(tǒng)能效低、影響國(guó)家能源安全的特種油品及高端化學(xué)品不足等問題，提出煤炭轉(zhuǎn)化新路徑，加快推進(jìn)低碳?xì)饣?、先進(jìn)催化、含氧化合物制備、高端化學(xué)品及特種油品合成等關(guān)鍵技術(shù)研究和示范。一方面，發(fā)展煤炭清潔經(jīng)濟(jì)制備一氧化碳技術(shù)，逐步利用大規(guī)?？稍偕茉吹臍湓春铣赡茉串a(chǎn)品和化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)少排甚至不排 CO2；另一方面，通過轉(zhuǎn)化-合成、氣化-轉(zhuǎn)化-合成等過程集成，實(shí)現(xiàn)煤炭低碳高效高質(zhì)轉(zhuǎn)化，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、保證國(guó)家油氣和產(chǎn)業(yè)鏈安全提供技術(shù)支撐。

5.2 石油、天然氣高效清潔利用技術(shù)

（1）石油高效利用技術(shù)?！半p碳”目標(biāo)下，未來對(duì)成品油的需求將急劇下降，推進(jìn)煉化企業(yè)從“燃料型”向“化工型”轉(zhuǎn)型是發(fā)展趨勢(shì)。通過石油催化裂解生產(chǎn)烯烴/芳烴技術(shù)、原油直接催化裂解多產(chǎn)化學(xué)品技術(shù)等石油直接制備化學(xué)品技術(shù)，以及甲醇石腦油耦合制烯烴、甲醇-原油共催化裂解制烯烴等石油基與煤基原料耦合制烯烴芳烴技術(shù)，構(gòu)建石油制烯烴/芳烴等化學(xué)品的新技術(shù)體系，實(shí)現(xiàn)其低碳、清潔、高值利用。從而提高我國(guó)基礎(chǔ)化工原料自給率，有效推動(dòng)“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施。

（2）天然氣高效清潔利用技術(shù)。充分發(fā)揮天然氣能源屬性的清潔低碳優(yōu)點(diǎn)和物質(zhì)屬性的原料特點(diǎn)。一方面，加快推進(jìn)天然氣高效低排放燃燒、燃?xì)廨啓C(jī)聯(lián)合循環(huán)發(fā)電等技術(shù)研發(fā)和示范應(yīng)用，充分發(fā)揮天然氣具有調(diào)節(jié)靈活、響應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)，與可再生能源協(xié)同發(fā)展，形成良性互補(bǔ)。另一方面，開展單活性中心甲烷無氧轉(zhuǎn)化制烯烴、芳烴和甲烷/二氧化碳干氣重整制合成氣等天然氣制備化學(xué)品技術(shù)，實(shí)現(xiàn)天然氣高效、清潔、高值化利用，有效支撐清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系構(gòu)建。

5.3 煤轉(zhuǎn)化及石油采煉過程“三廢”處理技術(shù)

在我國(guó)化石資源利用過程中，仍然有廢水、廢氣、固體廢物大量排放，存在處理成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題。迫切需要突破規(guī)模換低成本關(guān)鍵技術(shù)的瓶頸。

（1）廢水處理方面。推動(dòng)煤化工廢水低成本處理及資源化利用，開展催化臭氧氧化、催化濕式電氧化、酚油協(xié)同萃取及高效生化處理等關(guān)鍵技術(shù)研究，并進(jìn)行工程示范和應(yīng)用。

（2）廢氣處理方面。重點(diǎn)突破 NOx和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等多種污染物協(xié)同脫除技術(shù)，進(jìn)行污染物系統(tǒng)高效脫除催化劑開發(fā)和應(yīng)用，進(jìn)行廢氣催化凈化處理工程示范。

（3）固廢處理及資源化方面。推動(dòng)大宗化石資源的固廢資源化、高值化及低碳化利用，開發(fā)氣化灰渣焚燒利用、廢液與廢固高溫熔融高質(zhì)化、油泥高質(zhì)化利用等關(guān)鍵技術(shù)，完成工程示范和推廣應(yīng)用。

6 結(jié)語(yǔ)

在“雙碳”目標(biāo)下，我國(guó)能源發(fā)展面臨煤炭所占比重偏高、油氣供應(yīng)對(duì)外依賴度過高、碳排放強(qiáng)度高、可再生能源供給嚴(yán)重不足等問題。需要以變革技術(shù)推動(dòng)化石能源利用發(fā)展，特別是突破化石能源的燃料屬性與原料屬性耦合技術(shù)，以及行業(yè)間耦合技術(shù)，固碳減排，促進(jìn)化石能源與新能源協(xié)同融合發(fā)展，為新能源發(fā)展提供支撐。

我們相信，隨著煤炭清潔高效利用技術(shù)研發(fā)的深入，會(huì)產(chǎn)生出一批經(jīng)濟(jì)低成本的先進(jìn)產(chǎn)業(yè)技術(shù)，為能源和產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型、保障產(chǎn)業(yè)鏈安全作出貢獻(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)提供技術(shù)支撐。