提高能效是煤化工低碳发展的最重要保证

北极星火力发电网讯:编者按

国家发改委等五部门近日发布《高耗能行业重点领域能效标杆水平和基准水平（2021年版）》，列明石化、化工等行业的能效标杆水平和基准水平。其中，涵盖煤制甲醇、煤制烯烃、煤制乙二醇等煤化工重点领域。

现代煤化工是推进煤炭清洁高效利用的重要途径，长期却面临高能耗、高排放的挑战。尤其在降碳目标下，整个产业能源利用与资源转化效率偏低、二氧化碳排放居高难下等短板进一步暴露。明确、量化的标准是行业节能降碳的重要依据。现代煤化工产业如何对标与突破？中国工程院院士谢克昌给出了他的建议。

研究“煤”的问题不可顾此失彼

在谢克昌看来，现代煤化工产业的“高碳”属性不可回避。要想全方位探索其发展方向，还需放在碳达峰、碳中和的大背景下展开分析。

一方面，能源是一个复杂系统，是由多个能源品种的全生命周期产业链交织而成的网络。能源化工是产业链上的一个重要节点，现代煤化工又是能源化工领域的一个新兴业态，不可孤立来看。另一方面，经济、社会、环境、工程、科技、安全、气候等，无不与能源发生直接关系，它们之间相互耦合、相互作用、相互矛盾。若是切断联系，非系统减碳可能引发系统性破坏，或有可能发生不切实际的能源转型、甚至带来能源危机。因此，现代煤化工处于一个纷繁复杂的维度当中，要采取系统思维、采用系统方法，探索系统科学发展路径。

“‘去煤化’到底现不现实？煤炭能不能做到清洁？实现清洁高效利用的煤炭算不算清洁能源？这些是近年来困扰我们的问题，单纯从能源本身出发难以解决，还容易顾此失彼。”谢克昌表示，研究“煤”的问题，应该放在泛能源大数据视角下，采取多维度评价。

以清洁性、低碳性、安全性、高效性和经济性为主要指标，谢克昌对主要能源品种进行了量化。“结果显示，煤炭综合评价指数第一、风能第二。大家都知道‘能源不可能三角’，即稳定安全供应、环境友好、价格低廉三者不可兼得。通过量化指标，既体现了煤炭为何是我国主体能源，也说明煤炭作为高碳能源，必须与其他能源协同共进。”

能源利用与资源转化效率仍偏低

基于综合评价，谢克昌指出，我国一次能源以化石能源为主体的基本国情和发展中大国的发展阶段，决定着经济发展与能源需求仍未脱钩、碳排放仍在高位的实现。“考虑到石油和天然气对外依存度不断攀升，我们在实施碳达峰、碳中和战略的过程中，能源安全至关重要。现代煤化工正是可以掌握在自己手中的必然选择，是推进煤炭清洁化利用和保障能源安全的重要途径之一。”

谢克昌认为，行业面临问题的主要原因，包括外在缺乏系统认知、内在不足影响产业竞争水平两个方面。“由于缺乏对基本国情和发展阶段的认识，出现‘运动式’减碳行为，‘一刀切’‘去煤化’的倾向严重。例如，控煤政策置煤炭既是燃料又是原料的双重属性不顾，不分开统计，导致煤化工产业面临‘无米之炊’。”

在技术工艺不断优化、运行水平显著提高、示范项目效应明显的同时，行业短板尚存。谢克昌坦言，技术的创新和突破仍显欠缺，致使煤化工本身的能源利用与资源转化效率偏低，环保问题突出。由于初级产品多，精细化、差异化、专用化下游产品开发不足，产业比较优势不明显，竞争力不强。技术密集程度和生产管理水平上的差距，导致产业成本偏高，整体效能有待提高等问题。

“放到全国一盘棋的背景下看，产业还有优化空间的余地。”谢克昌表示，综合煤炭资源、水资源丰度，二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳排放容量，以及地区经济发展实力等指标发现，大多数示范项目依托煤炭资源富集地区而建设，同时却受限于水资源、环境容量等因素。一些具有良好的可持续性表现的地区，反而缺乏项目布局，有待进一步优化。

不同工艺路线和技术可持续性表现不一

“在能源体系框架下发展现代煤化工要做到八个字——低碳、清洁、高效、安全。”谢克昌指明路径。

具体包括，加强煤炭清洁化转化和低碳化利用，推动现代煤化工生产、运输、消费全链条最大程度降低碳排放；加强煤炭清洁高效转化、生态环境保护、污染综合治理协同管控，最大程度降低现代煤化工对生态环境造成的负面影响；切实提高煤炭开采、转化、利用全生命周期效率，通过技术革新和工艺优化，实现最大可能的节能降耗；进一步发挥煤炭缓解油气对外依存度的战略作用，为国家能源安全提供支撑。

围绕“低碳化”，谢克昌强调，现代煤化工是充分利用煤炭双重属性的产业，降低原料消耗、提高综合能效是低碳发展最重要的保证。对此，要注重多能互补融合发展，加强现代煤化工与可再生能源、清洁能源的互补融合，建设低碳煤基综合能源产业基地。充分利用现代煤化工过程中副产品高浓度二氧化碳的优势，拓展二氧化碳资源化利用途径。通过碳交易机制降低减排成本，通过碳管理机制完善现代煤化工碳排放核算标准、实现碳排放精细化管理。

谢克昌还介绍，综合考虑环境投资效率、经济指标、资源承载能力、社会指标及技术指标，对比现有技术路线可发现，现代煤化工不同工艺路线和技术的可持续性表现不一。“比如煤制烯烃在经济可持续性方面表现最佳，煤制天然气在社会可持续性方面表现突出，煤直接、间接液化在技术可持续性方面表现较好。说明各自存在优势，也为补短板提供基础。”