構(gòu)建新型能源體系促進能源技術(shù)綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展

——“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃解讀之六

劉中民

相比“十三五”時期發(fā)布的《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計劃（2016-2030年）》和《能源技術(shù)創(chuàng)新“十三五”規(guī)劃》，《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）首次由國家能源局與科技部共同編制，“協(xié)同創(chuàng)新，形成合力”的原則最為突出，將強化產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈上下游聯(lián)合，極大提升能源科技的創(chuàng)新合力。本文結(jié)合《規(guī)劃》內(nèi)容，重點對能源綠色低碳發(fā)展，包括煤化工發(fā)展問題，談一些認識和體會。

一、構(gòu)建新能源體系要立足用好化石能源

（一）明確能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型初期的煤炭保底定位

“富煤、缺油、少氣”的化石能源資源稟賦決定了我國現(xiàn)階段以煤為主的能源生產(chǎn)與消費格局。在“雙碳”目標下，我國能源體系需發(fā)生根本性變化，這對我國能源領域科技發(fā)展提出了更高要求。要立足以煤為主的基本國情，抓好煤炭清潔高效利用，強調(diào)能源結(jié)構(gòu)的低碳化轉(zhuǎn)型應以保障國家能源安全為底線，以促進我國經(jīng)濟社會綠色發(fā)展為目標。現(xiàn)實情況下，我國石油、天然氣對外依存度持續(xù)上升，而國際形勢不穩(wěn)定、不確定性更趨復雜，煤炭是維護我國能源安全的最可靠資源。“十四五”時期是我國“雙碳”目標實現(xiàn)的初期階段，首先應該用好化石資源，特別是煤炭資源，堅持煤炭清潔高效利用道路，發(fā)揮好煤炭支撐我國經(jīng)濟和社會發(fā)展，保障能源安全的壓艙石、穩(wěn)定器作用。

（二）我國煤炭轉(zhuǎn)化利用技術(shù)處于領先地位

煤炭轉(zhuǎn)化利用作為保證國家能源安全和產(chǎn)業(yè)鏈完整的支柱型產(chǎn)業(yè)，通常被認為是“石油替代”，但隨著煤化工的發(fā)展，煤炭轉(zhuǎn)化利用更要與石油化工協(xié)調(diào)發(fā)展，促進相關(guān)產(chǎn)業(yè)進步，形成更合理的工業(yè)結(jié)構(gòu)。

《規(guī)劃》指出，我國煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用處于國際領先地位。相比煤炭燃燒供能，利用相同數(shù)量的煤炭，轉(zhuǎn)化利用可產(chǎn)生更高的經(jīng)濟價值且大幅降低碳排放?！笆濉逼陂g，我國在煤炭清潔高效轉(zhuǎn)化利用領域部署了一批重大項目。通過多學科、多領域交叉，提出新概念、發(fā)展新方法、創(chuàng)制新材料，為煤炭原料化利用拓寬了路徑。近期，煤制乙醇正在進行工業(yè)化，以乙酸甲酯、甲氧基乙酸甲酯為平臺的含氧化合物產(chǎn)業(yè)鏈有望快速形成，合成氣直接制烯烴、芳烴等新技術(shù)正在快速突破中。

二、構(gòu)建新能源體系需要關(guān)注的問題

（一）關(guān)鍵核心技術(shù)突破和行業(yè)耦合急需加強

雖然我國在能源領域掌握了大量核心技術(shù)，但具有領跑意義的先進技術(shù)并不多，關(guān)鍵核心技術(shù)或部件對外依存度偏高現(xiàn)象仍較為普遍。從構(gòu)建清潔低碳、安全高效能源體系頂層出發(fā)，選準核心突破點，制定能源技術(shù)發(fā)展路線圖，并完善形成能持續(xù)推進能源科技創(chuàng)新的政策機制十分重要。

當然，由于能源問題的復雜性、專業(yè)性等，制定跨行業(yè)跨領域的全局性能源技術(shù)路線圖比較困難。《規(guī)劃》中由國家能源局和科技部聯(lián)合制定的先進可再生能源發(fā)電及綜合利用技術(shù)、新型電力系統(tǒng)及其支撐技術(shù)、安全高效核能技術(shù)、綠色高效化石能源開發(fā)利用技術(shù)、能源系統(tǒng)數(shù)字化智能化技術(shù)等5個領域的技術(shù)清單和技術(shù)發(fā)展路線圖系統(tǒng)反映了近期科技界、產(chǎn)業(yè)界對能源科技創(chuàng)新體系劃分和關(guān)鍵技術(shù)需求的思考，為“十四五”時期能源科技創(chuàng)新指明了方向。

（二）構(gòu)建新能源體系需要新思維

我國以化石能源為主的能源結(jié)構(gòu)及以煤炭為主提供熱力的工業(yè)結(jié)構(gòu)，也相應造成了我國碳排放量全球最高的現(xiàn)狀。因此，需要以綠色低碳的新視角來重新審視傳統(tǒng)能源利用方式的合理性，以新思維審視傳統(tǒng)能源生產(chǎn)與利用過程重塑的可能性及關(guān)鍵所在，通過新型能源體系的構(gòu)建，促進工業(yè)結(jié)構(gòu)全面升級。

我國電力及高能耗工業(yè)產(chǎn)生的二氧化碳排放占總排放的80%左右，是需要重點關(guān)注的行業(yè)。另外，交通運輸工具電動化不僅為我國汽車行業(yè)提供新的發(fā)展機遇，而且有利于緩解石油不足的壓力。

（三）煤化工行業(yè)發(fā)展總體向好，但仍面臨挑戰(zhàn)

煤化工行業(yè)發(fā)展面臨新的挑戰(zhàn)。首先，現(xiàn)代煤化工行業(yè)面臨更激烈的市場競爭。其次，資源環(huán)境安全約束加強，配套條件落實難度增大。早前中央經(jīng)濟工作會議提出了原料用能不納入能源消費總量控制的原則，將從政策上有利于煤化工的新一輪發(fā)展。

三、我國能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展建議

發(fā)展能源綠色低碳技術(shù)，構(gòu)建清潔高效的能源新體系，應加強全局系統(tǒng)化頂層設計。強化原始創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)突破，從能源生產(chǎn)與利用全鏈條出發(fā)，在保障能源安全和產(chǎn)業(yè)鏈穩(wěn)定的前提下，推進能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，促進工業(yè)結(jié)構(gòu)全面升級。通過在典型區(qū)域集中開展多能融合示范，驗證和完善新技術(shù)，探索局部能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的有效途徑，以點帶面促進形成我國能源綠色低碳發(fā)展新格局。

（一）加強全局性頂層設計，構(gòu)建與“雙碳”目標相適應的中長期能源發(fā)展科技路線圖

《規(guī)劃》指出，要與能源、科技等總體規(guī)劃以及各專項規(guī)劃統(tǒng)籌銜接，強化產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新鏈上下游聯(lián)合，形成能源科技創(chuàng)新合力，這體現(xiàn)了全局性思維和部署。鑒于“雙碳”目標和能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型任務的長期性，建議在《規(guī)劃》基礎上，進一步加強全局性頂層設計，跨領域、系統(tǒng)化制定我國能源中長期發(fā)展和工業(yè)升級技術(shù)路線圖，推進跨領域綜合交叉，打破能源與其他行業(yè)、能源內(nèi)各分系統(tǒng)相互獨立分割局面，解決依靠單個領域科技發(fā)展難以突破的跨系統(tǒng)問題。

中國科學院已建立專門的戰(zhàn)略研究團隊，提出了以化石能源清潔高效開發(fā)利用與耦合替代，可再生能源多能互補與規(guī)模應用，低碳化多能融合與區(qū)域示范的能源科技發(fā)展總體思路，可為中長期能源科技規(guī)劃提供參考。

（二）構(gòu)建多能融合能源新體系，促進工業(yè)結(jié)構(gòu)全面升級

多能融合體系構(gòu)建，旨在結(jié)合我國資源稟賦特點，發(fā)揮國家體制優(yōu)勢，搶占能源技術(shù)戰(zhàn)略制高點，促進整個能源系統(tǒng)全生命周期的低碳高效運轉(zhuǎn)和生態(tài)循環(huán)。一是以合成氣/甲醇轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵技術(shù)突破為基礎，重點發(fā)展石化相關(guān)產(chǎn)業(yè)技術(shù)，大幅度降低過程能耗，減少碳排放，促進石化基礎產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)升級換代和能源化工行業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。二是以水/風/光/地熱/生物質(zhì)等可再生能源大規(guī)模產(chǎn)電制氫、氫儲運等關(guān)鍵技術(shù)突破為基礎，以氫為紐帶促進多種清潔能源轉(zhuǎn)化過程的耦合及碳減排和資源化利用；同時，以大規(guī)模儲能、核能高效熱利用等關(guān)鍵技術(shù)突破為基礎，促進儲能技術(shù)與火電、可再生電等新能源融合，促進清潔能源多能互補與高效利用。三是在關(guān)鍵技術(shù)突破的基礎上，圍繞合成氣/甲醇、綠氫、儲能等關(guān)鍵技術(shù)節(jié)點，結(jié)合化石能源清潔利用與可再生能源規(guī)模應用，在典型區(qū)域推進低碳化多能融合區(qū)域示范，為構(gòu)建低碳互補、多能融合的新能源體系提供系統(tǒng)性解決方案。

（三）強化原始創(chuàng)新，著力突破煤化工關(guān)鍵技術(shù)瓶頸

《規(guī)劃》指出，要鍛造長板，引領未來。經(jīng)過長期發(fā)展和國家支持，我國在煤化工領域已形成一批核心技術(shù)，正處于完成工業(yè)示范并大規(guī)模推廣應用的有利時期。需通過技術(shù)創(chuàng)新，加強新產(chǎn)品開發(fā)，通過延伸產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高附加值、精細化、差異化產(chǎn)品，重點以合成氣/甲醇轉(zhuǎn)化為平臺，耦合石油基原料（苯、甲苯、石腦油等），實現(xiàn)烯烴、芳烴和含氧化合物大宗化學品/燃料的合成技術(shù)變革，堅持煤化工與石油化工的協(xié)調(diào)發(fā)展，構(gòu)建更加合理的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)。

從煤化工清潔化低碳化方面考慮，天然氣、煤層氣中富含甲烷，是富氫物質(zhì)，可考慮嘗試將天然氣利用與煤炭利用相結(jié)合，短期內(nèi)實現(xiàn)煤化工行業(yè)減碳。從長遠看，建議加大對煤層氣、頁巖氣、可燃冰的開發(fā)力度，一旦取得突破，整個國家的能源格局將會發(fā)生根本性改變。

（四）發(fā)揮典型區(qū)域綜合示范作用，以點帶面形成低碳發(fā)展新格局

我國能源應用場景復雜，無法用一套通用模式解決能源技術(shù)創(chuàng)新與落地面臨的所有問題。建議國家統(tǒng)籌區(qū)域發(fā)展與控煤目標，選取典型區(qū)域、針對典型問題推進跨領域集成示范，以點帶面形成低碳發(fā)展新格局。如西北煤炭資源富集地區(qū)是我國實現(xiàn)碳達峰目標難度最大、問題最集中的區(qū)域。如果通過該區(qū)域的多種能源互補融合綜合示范，探索出一條既能引導地方政府、企業(yè)和社會資本投入，促進大規(guī)模、系統(tǒng)性的技術(shù)示范落地，推動區(qū)域產(chǎn)業(yè)升級，又能充分發(fā)揮高等院校及科研院所在原理創(chuàng)新、方法創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新等方面的作用，還能充分釋放國家政策紅利，激勵技術(shù)成果轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化的高碳地區(qū)低碳化發(fā)展路徑，這將為全國煤炭實現(xiàn)盡早碳達峰目標，提供可借鑒的系統(tǒng)解決方案。（作者系中國工程院院士）

責任編輯：蘇偉

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