創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)應(yīng)對(duì)低碳發(fā)展新形勢(shì)

蔣明麟

0 序言

黨的十九大提出堅(jiān)持新發(fā)展理念，加快建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)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(guó)集團(tuán)（G20）領(lǐng)導(dǎo)人第十三次峰會(huì)時(shí)，在闡明全球治理的重要遵循時(shí)，把堅(jiān)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(dòng)為動(dòng)力，積極發(fā)展低碳技術(shù)、推動(dòng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，提高企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，促進(jìn)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展已成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)低碳綠色可持續(xù)發(fā)展的必由之路。

1 我國(guó)能耗與排放基本情況

我國(guó)已經(jīng)成為世界第二大經(jīng)濟(jì)體。2017年我國(guó)經(jīng)濟(jì)總量達(dá)到82．71萬(wàn)億人民幣，折合約12．72萬(wàn)億美元。2017年我國(guó)能源消耗總量為44．9億t標(biāo)準(zhǔn)煤，比上年增長(zhǎng)2．9%。而美國(guó)在2017年GDP為123．11．萬(wàn)億人民幣，折合約19．38億美元。2017年美國(guó)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(guó)經(jīng)濟(jì)總量是我國(guó)的1．48倍，而我國(guó)的能源消耗是美國(guó)的1．28倍。通過(guò)計(jì)算可以看出我國(guó)單位GDP的能耗是美國(guó)的1．91倍。可見(jiàn)，雖然近年來(lái)我國(guó)通過(guò)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(jī)，但是，今后在經(jīng)濟(jì)和社會(huì)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(guó)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(zhǎng)7．6%。在世界氣候變化巴黎會(huì)議上，中國(guó)政府已經(jīng)承諾到2030年單位國(guó)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(jiàn)，我國(guó)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(jì)和開(kāi)展節(jié)能減排工作，事關(guān)我們經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展能否實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，能否正確處理經(jīng)濟(jì)社會(huì)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(shí)現(xiàn)低碳綠色可持續(xù)發(fā)展，必須以創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)為引領(lǐng)，創(chuàng)新低碳技術(shù)、營(yíng)造鼓勵(lì)創(chuàng)新的政策和環(huán)境。我們要以問(wèn)題為導(dǎo)向，從我國(guó)實(shí)際國(guó)情出發(fā)，充分吸納國(guó)際先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，著力調(diào)整我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，著力降低國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)產(chǎn)業(yè)的單位產(chǎn)品的能耗和總消耗量，積極開(kāi)展減少各類(lèi)廢棄物和污染物的排放量及其循環(huán)再利用工作。

我國(guó)在能源稟賦上，突出的特點(diǎn)是富煤、少油、缺氣（天然氣）、貧鈾、可再生能源（水力、風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)）潛力巨大。針對(duì)我國(guó)這種能源稟賦國(guó)情，我們需在大力開(kāi)發(fā)利用可再生能源的同時(shí)，對(duì)當(dāng)前實(shí)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(guó)原煤產(chǎn)量最多，總計(jì)為35．2億t，約占世界生產(chǎn)總量的46%，占我國(guó)一次能源生產(chǎn)總量的70%。2017年我國(guó)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(kāi)展技術(shù)革命

目前，我國(guó)煤炭使用主要在以下三個(gè)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(guó)主體電力。我國(guó)2017年發(fā)電量為6．4萬(wàn)億kWh，其中煤炭發(fā)電量為4．36萬(wàn)億kWh，占全國(guó)發(fā)電量的占比約為68%（2013年占全國(guó)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(shì)。煤電行業(yè)消耗原煤總量多年超過(guò)全國(guó)煤炭消費(fèi)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(lái)，我們對(duì)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(jī)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(jī)組，并實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。

有關(guān)資料表明，由于先進(jìn)高效大容量機(jī)組的不斷推廣應(yīng)用，2013年，全國(guó)煤電機(jī)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(jī)組和采用合理的除塵、脫硫、脫硝設(shè)備，我國(guó)燃煤發(fā)電機(jī)組的煙塵、CO2、SO2、NOX等減排量也取得明顯的進(jìn)展。

目前，國(guó)際上燃煤發(fā)電技術(shù)和裝備水平不斷提高，研制開(kāi)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(jī)組的功效和減少溫室氣體、其他污染氣體的排放。

機(jī)組的蒸汽參數(shù)是決定機(jī)組熱經(jīng)濟(jì)性的重要因素，亞臨界機(jī)組的供電效率一般為36%～38%，設(shè)計(jì)供電煤耗為320～340g/kWh左右；超臨界機(jī)組的供電效率為41%～43%，設(shè)計(jì)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(jī)組，通過(guò)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(kāi)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(guó)以煤電為主的國(guó)情下，對(duì)節(jié)能減排具有巨大推動(dòng)作用。

2.2 工業(yè)系統(tǒng)開(kāi)展技術(shù)革命

我國(guó)工業(yè)企業(yè)（包括供熱企業(yè)）各類(lèi)燃煤鍋爐、窯爐保有量大、分布廣、類(lèi)型多，且分屬不同的部門(mén)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(gè)工業(yè)產(chǎn)業(yè)部門(mén)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(jí)，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(mén)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(guò)努力，2017年全國(guó)重點(diǎn)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(shí)火力發(fā)電下降0．8%。全國(guó)萬(wàn)元GDP排放CO2下降5．1%。

2.3 改進(jìn)民用燃煤利用

我國(guó)民用散煤燃燒具有“面廣、量大、能效低、低空排放”的特點(diǎn)，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(fèi)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(fèi)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(gè)地區(qū)能源供給、氣候特點(diǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展、財(cái)政能力等實(shí)際情況，因地制宜，注重實(shí)效，適合民情，不搞一刀切，“宜煤則煤、宜氣則氣、宜電則電”。重點(diǎn)是開(kāi)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(méi)有止境、科技進(jìn)步永無(wú)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(kāi)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(dòng)機(jī)、氫燃料電池等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

3 應(yīng)用碳捕獲儲(chǔ)存利用技術(shù)，降低溫室氣體排放

為了人類(lèi)未來(lái)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(duì)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(shí)也是重要的化工原料。研究開(kāi)發(fā)應(yīng)用碳捕獲儲(chǔ)存利用技術(shù)（即CCUS技術(shù)）將是應(yīng)對(duì)全球氣候變化關(guān)鍵技術(shù)和循環(huán)經(jīng)濟(jì)的重要方面。這項(xiàng)新技術(shù)就是把生產(chǎn)過(guò)程中排放的CO2進(jìn)行提純，繼而投入新的生產(chǎn)過(guò)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(guó)際能源署（IEA）預(yù)計(jì)，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(lái)自于CCUS技術(shù)和項(xiàng)目實(shí)施。據(jù)報(bào)道，截至2018年，全球已有21個(gè)大型CCUS項(xiàng)目正在運(yùn)營(yíng)或在建。

政府間氣候變化專門(mén)委員會(huì)（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(méi)有CCUS技術(shù)，則會(huì)增加138%的成本。這些數(shù)據(jù)充分說(shuō)明了CCUS技術(shù)和應(yīng)用對(duì)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(guó)家如：美國(guó)、澳大利亞、加拿大、挪威等均在石油開(kāi)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(guó)，對(duì)CCUS技術(shù)給予了積極的關(guān)注和高度重視。在《我國(guó)中長(zhǎng)期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》、應(yīng)對(duì)氣候變化科技專項(xiàng)行動(dòng)等科技政策文件中均明確提出要將CCUS技術(shù)開(kāi)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(guò)近年來(lái)產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的艱辛探索和科學(xué)實(shí)踐，在一些工業(yè)領(lǐng)域中取得了成功和實(shí)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(gè)水泥窯年產(chǎn)5萬(wàn)噸級(jí)碳捕集純化示范項(xiàng)目建成投運(yùn)。該項(xiàng)目采用化學(xué)吸收法，通過(guò)工藝加工和精餾，得到純度為99．9%以上的工業(yè)級(jí)和純度為99．99%以上的食品級(jí)CO2液體，填補(bǔ)了世界水泥工業(yè)低碳技術(shù)的一項(xiàng)空白，標(biāo)志著中國(guó)水泥工業(yè)環(huán)保技術(shù)取得新突破，在全國(guó)乃至全球水泥行業(yè)都具有強(qiáng)大的引領(lǐng)和示范作用。未來(lái)，我國(guó)水泥工業(yè)將從過(guò)去的排放CO2大戶，轉(zhuǎn)型升級(jí)實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程零碳排放和重要化工原料的生產(chǎn)基地。

4 結(jié)語(yǔ)

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(guó)正處于經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型升級(jí)的關(guān)鍵時(shí)刻，國(guó)際外部環(huán)境復(fù)雜多變，面對(duì)機(jī)遇、困難和嚴(yán)重挑戰(zhàn)，只有堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，增強(qiáng)經(jīng)濟(jì)內(nèi)在活力和競(jìng)爭(zhēng)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(shí)現(xiàn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量發(fā)展。