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碳中和目标下传统能源体系面临根本性变革，煤炭作为国家能源安全的压舱石，如何引领绿色发展、推进双碳目标实现已成为行业发展义不容辞的责任。当前必须深入推进煤炭行业颠覆式技术变革，充分利用碳达峰前有限的时间，开展新一轮深刻的自我变革与顶层设计，彻底放弃靠给现行技术体系“打补丁”升级的思路，探索如何以最小的经济社会成本达成近零排放目标，同时纠正当前“运动式”减碳、盲目去煤的错误认知。碳中和目标下煤炭到底减多少？减哪里？怎么减？这是整个行业亟待回答的科学问题。
为此，中国矿业大学碳中和研究院陈浮研究员团队从碳中和对经济社会发展及能源体系的要求着手，阐释了三者之间的内在关联，明确了煤炭在未来能源体系下不同情景（可控保底、优化保底、核心保底）弹性安全区间中的重要作用。并利用全生命周期评价方法厘清了煤炭资源全过程碳足迹，探索不同技术路径下煤炭技术变革和创新发展的可行性。最后，提出顺应碳中和愿景目标要求的未来煤炭行业颠覆式变革技术路径，并探讨了两条技术路径的优劣。
研究表明：
（1）煤炭在未来能源体系中的作用和角色需要审慎论断，应从能源弹性保底安全区间视角加以考虑。煤炭作为保底安全能源，在核心保底、优化保底、可控保底等3种情景弹性安全区间中分别占61.5%、47.1%、43.5%。煤炭在碳中和能源体系下仍将发挥重要作用。
（2）煤炭全生命周期碳足迹包含6个环节，即开采和洗选环节、运输环节、发电和供热环节、钢铁冶炼环节、煤化工环节、其他环节。2019年中国煤炭全生命周期碳足迹71.3亿t，其中发电和供热、钢铁冶炼、煤化工三者占比之和达到90.8%。由此决定了未来现碳中和目标下推行零碳高效发电、终端电气化和煤制绿氢是煤炭技术变革的首选，实现煤电或煤制绿氢储能一体化。
（3）UCG-IGCC-CCUS技术与UCG-H2-CCUS技术具备显著的经济和减碳优势，将成为煤炭安全、高效、绿色、零碳变革的必由之路。与超超临界燃煤发电和IGCC发电技术相比，UCG-IGCC-CCUS发电虽耗煤增加，但可实现零排放；与新能源制蓝氢等方式相比，UCG-H2-CCUS制绿氢技术具有显著的成本优势且实现了近零排放。
这项研究得到了国家自然科学基金、江苏省煤基温室气体减排与资源化利用重点实验室重大自主研究项目的奖金支持。成果以《论碳中和目标下煤炭变革的技术路径》为题于3月1日在《煤炭学报》进行了网络首发。
碳中和与高质量发展及能源体系之间的关联
煤炭利用的主要技术路径
作者简介
陈浮，男，1974年12月12日生，江苏射阳人，研究员，博士生导师，中国矿业大学低碳能源研究院碳交易、监测与管理研究所所长。主持国家自然科学基金面上项目、国家科技支撑计划项目、自然资源部科技项目及企业委托项目等50余项，获得绿色矿山科技奖一等奖1项、国土资源部科技进步一等奖1项、中国煤炭工业协会科技进步二等奖1项。在Journal of Hazardous Materials、Science of the Total Environment、Journal of Cleaner Production、Journal of Environmental Management、Chemosphere、煤炭学报、土壤学报、生态学报、自然资源学报等国内外重要期刊发表论文150余篇，其中被SCI、EI收录60多篇，出版学术专著2部。担任《BIOCHAR》、《Carbon Research》、《International Journal of Mining Science and Technology》青年编委，《工业安全与环保》和《节能》等杂志编委。
研究方向：国土空间生态修复；土地低碳利用技术；CO2减排与碳管理
主要成果：致力于矿区生态环境污染监测与修复、土地低碳利用和CO2减排的理论与技术的研究，取得多项创新性成果。揭示了黄土高原开采沉陷、损伤与土壤-植被恢复之间的关系，形成了矿区土壤污染电化学-植被-微生物联合修复技术体系；在CCS-EOR监测与评价方面获得多项专利，提出新的监测方法体系，建立了第一个CO2泄漏大田模拟实验平台系统，取得明显创新性成果，为CCS驱替开采高效、安全生产提供了有力的技术保障。
