新型能源体系发展背景下煤炭清洁高效转化的挑战及途径
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2022年，俄罗斯与乌克兰冲突爆发引发全球能源市场剧烈动荡，国际石油价格历史性地第3次站上每桶超100美元的价格水平。为摆脱对俄罗斯石油、天然气等能源的依赖，欧洲国家密集出台一系列能源政策。俄乌战争前，欧盟30%的石油、45%的天然气和46%的煤炭来自俄罗斯。欧盟对俄罗斯实施石油禁运后，欧盟从俄罗斯进口原油和石油产品总量大幅下降。欧盟统计数据显示，2023年3月，欧盟从俄罗斯进口的原油和石油产品总量减少了90%。
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图1 新型能源体系内涵
经过多年发展，我国现代煤化工产业已经取得长足进步。首先，我国现代煤化工产业规模发展迅速，示范和生产基地基本形成，总体规模在全球前列，以内蒙古鄂尔多斯、陕西榆林、宁夏宁东、新疆准东4个现代煤化工产业示范区为代表，产业集群基本形成，基地园区初具规模。
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（1）煤化工发展的战略定位不清晰。对于煤炭的绿色发展路径认识不足和对缺乏认知而出现“去煤化”与“闻化色变”。在当前世界面临“百年未有之大变局”的情势下，明确科学发展绿色现代煤化工的战略地位，切实将煤炭清洁高效开发利用作为能源转型发展的立足点和首要任务是当务之急。
煤化工的共性关键技术主要包括理论基础、转化过程以及废物处理3个维度（图2）。催化剂技术开发基础理论与共性问题以及复杂反应体系的传质行为、催化作用机理和反应动力学问题是现代煤化工产业的理论基础。而转化过程的清洁高效水平提高关键在于基于系统能效、运行安全、环境友好和可持续发展的工艺设计技术和高效分离加工等先进的节能提效技术，加强能耗及污染排放管控。末端废物处理阶段，废水近零排放技术等技术有助于实现煤炭产业废弃物的循环再利用，提高物质利用率。
图 2 煤炭清洁高效转化共性关键技术
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然而，能源的低碳转型不是一蹴而就的，也非短期内实现。其过程的长度和程度取决于基本国情和发展阶段。对以化石能源特别是以煤炭为主体能源的发展中大国，碳排放权既是能源安全权、又是经济发展权。不科学的能源转型，将对能源供应和经济发展带来负面影响。
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能源战略（2035）提出，在2060年前实现碳中和需要经历4个阶段的能源体系变革（图6）：①2021—2030是能源领域变革期。在该时期，我国能源活动相关的CO2排放达峰，一次能源消费达峰，非化石能源迅速发展，承担能源需求增量主体，占比达到25%。②2031—2035是能源体系的养成期，碳排放稳中趋降，基本建成现代能源体系，碳排放达峰后稳中有降，能源相关CO2排放降低至100亿t以内，一次能源消费缓慢降至约57亿t标煤，其中非化石能源占比达到28%左右。③2036—2050的能源革命定型期，我国成为能源强国，建成现代能源体系，一次能源消费缓慢降至约50亿t，GDP增长与能源需求增量脱钩；④2051—2060年能源深度脱钩期，实现碳中和。
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煤炭含碳量高，在自然界中储量丰富，以煤炭为原料制备煤基材料是一种绿色经济的煤炭资源转化与利用途径。煤基新材料是指煤炭通过液化、焦化及中低温热解等热转化途径，进一步加工制备的含碳新材料，包括煤基合成新材料和煤基炭材料两大类，广泛应用于航空航天、国防军工、电子信息、生态环保等国民经济领域。
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除了化学化工问题以外，煤反应过程的人工智能技术研究、大型数据库建立和标准制定等可以提高煤炭产业链的数字化和信息化水平，从而实现建立更加智能、高效的煤化工产业链。
需要注意的是，能源革命和能源转型都不是一蹴而就的简单过程。能源转型也不是线性发展的，决定能源转型的成败是公众对经济性、便利性和安全性的综合考虑，而这也正是所谓“既要稳定供应，还要环境友好和价格低廉”的“能源不可能三角形”的关键所在，如何使这一不可能三角变为可能三角是能源革命和能源转型的终极目标。
当前及未来很长一段时间，煤炭仍然是我国的主体能源。作为世界第一大能源生产和消费主体，需要保持更为稳健的转型步伐，防范不切实际的能源转型对经济社会发展可能的伤害。对于煤炭能源而言，以清洁高效转化与利用技术替代传统的粗放式发展模式，煤炭能源可作为功能更加稳定的清洁能源。新型能源体系的内涵为现代煤化工产业的发展提供了方向与路径，未来应以创新引导持续推进煤炭的高效转化与利用，突破煤化工产业中的关键技术与问题，为能源体系转型提供安全保障。
来源：
谢克昌.新型能源体系发展背景下煤炭清洁高效转化的挑战及途径[J/OL].煤炭学报,1-13[2024-01-09]https://doi.org/10.13225/j.cnki.jccs.ZZ23.1712.
