主線1：化石能源清潔高效利用與耦合替代

 

“雙碳”轉型應以保障國家能源安全為底線，以高質量發展為目標，必須首先用好化石資源特別是煤炭資源，堅持清潔高效利用道路，發揮好煤炭的“壓艙石”作用。2021 年 9 月，習近平總書記考察榆林時指出：“煤化工產業潛力巨大、大有前途，要提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，促進煤化工產業高端化、多元化、低碳化發展，把加強科技創新作為最緊迫任務，加快關鍵核心技術攻關，積極發展煤基特種燃料、煤基生物可降解材料等”，這明確了現代煤化工發展的定位和方向。

 

 

煤炭清潔高效利用應主要從煤炭清潔高效燃燒和煤炭清潔高效轉化兩方面開展。

 

1.煤炭燃燒方面。我國燃煤發電的能效指標、污染物排放指標均已達到世界先進水平，但工業領域煤炭清潔高效燃燒利用的科技支撐不足。持續推進煤炭清潔高效發電和靈活高效發電，提高電力系統對清潔電力的接納能力、工業鍋爐（窯爐）高效燃燒和多污染物協同治理是煤炭燃燒技術發展的方向。

 

2. 煤炭轉化方面。以現代煤化工為代表的轉化技術與產業化均走在了世界前列，攻克了煤氣化、煤制油、煤制烯烴等一大批技術和工程難題；但是，仍面臨如何通過發展前瞻性和變革性技術，提高煤、水資源利用效率，實現二氧化碳的高效率轉化利用，解決煤化工長期以來面臨的高能耗、高水耗、高碳排放的難題。

 

現代煤化工的快速發展，使得煤經合成氣/甲醇生產多種清潔燃料和基礎化工原料成為可能，這也給石油化工和煤化工耦合替代、協調發展帶來了新的機遇。采用創新技術大力發展現代煤化工產業，既可以保障石化產業安全，促進石化原料多元化，還可以形成煤化工與石油化工產業互補、協調發展的新格局，例如石腦油和甲醇反應生產烯烴。石腦油是原油加工重要產品，甲醇是煤化工重要產品，二者都是烯烴生產的重要原料。在現有生產技術下，石腦油制烯烴和甲醇制烯烴是完全不同的生產路線。但從生產過程來看，石腦油制烯烴是強吸熱反應，甲醇制烯烴是強放熱反應，且反應條件和催化劑類似，存在反應過程耦合的可能。基于此原理，中國科學院大連化學物理研究所創造性地將石腦油原料和甲醇原料耦合起來制取烯烴，利用反應過程中的吸熱-放熱平衡，提高了整個系統的能效和碳原子利用率。相比傳統技術路線，噸烯烴產品能耗降低 1/3—1/2，石腦油利用率提高 10%。

 

 

主線2：非化石能源多能互補與規模應用

 

實現“雙碳”目標必須逐漸穩步改變我國以煤為主的能源結構，大力發展可再生能源和安全先進核能，實現非化石能源的多能互補和規模應用。可再生能源的高比例、大規模利用將會對現有能源體系產生巨大沖擊。風能、太陽能等可再生能源存在與生俱來的能量密度低、波動性強等問題，具有隨機性、間歇性和波動性等特點。近年來，風、光發電并網消納問題日益突出。隨著風、光能源更大規模發展，僅靠單項技術的進步將難以完全解決風、光發電并網消納問題，需從能源系統整體角度加以考慮。因此，可再生能源的大規模應用必須考慮多種能源的系統融合，以風、光資源作為發電和供能的主力資源，以核電、水電和其他綜合互補的非化石能源為“穩定電源”，以少量的火電作為應急電源或者調節電源，通過可再生能源功率預測技術、電力系統穩定控制技術、電力系統靈活互動技術等構建新型電力系統管理和運行體系。

 

 

儲能技術可有效平抑大規模可再生能源發電接入電網帶來的波動性，促進電力系統運行的電源和負荷的平衡，提高電網運行的安全性、經濟性和靈活性。根據 2021 年國家發展和改革委員會、國家能源局《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》，2025 年新型儲能技術的裝機規模達到 3000 萬千瓦以上，2030 年實現全面市場化發展。除電化學儲能、機械儲能、電磁儲能外，氫能也是一種廣義上的儲能方式。利用可再生能源、高溫核能等制取的綠氫，可以實現電力的長時期存儲，并推進可再生能源向物質的無碳轉化。氫作為能源的載體，可為能源的儲、運、用等問題提出一系列新的解決方案。

 

 

主線3：工業低碳/零碳流程再造

 

工業部門是二氧化碳的排放大戶，2020 年其二氧化碳排放占全國總排放量的 68%，主要包括鋼鐵、建材、化工、有色等領域。要實現這些領域的“雙碳”目標，就必須對現有的工業流程進行低碳/零碳再造。

 

 

1. 通過深度電氣化，利用非化石能源發電實現深度脫碳；

 

2. 對于難以電氣化的工業流程，需借助綠氫、合成氣/甲醇、二氧化碳等平臺，通過技術突破和行業間的協調、融合實現低碳零碳流程再造，促進化石能源和二氧化碳的資源化利用，實現行業低碳零碳工藝革新。

 

案例1：綠氫與煤化工融合。煤氣化變換是煤化工行業產生二氧化碳的主要過程。如果在煤氣化過程中補入綠氫，可實現煤制烯烴過程的碳減排近 70%；如果補入過量的綠氫，則可引入二氧化碳作為部分碳源，實現全過程的負碳排放。

 

案例2：鋼鐵與煤化工融合。鋼廠尾氣富含一氧化碳和氫氣，可作為化工生產的原料氣。如果利用鋼廠尾氣中含有的合成氣生產乙醇，初步估算，全國鋼廠 25% 剩余尾氣約可制 1000 萬噸乙醇，減少二氧化碳排放近 2000 萬噸。

 

案例3：綠氫與鋼鐵融合。以氫氣代替煤炭來還原鐵礦石（氫冶金），二氧化碳排放可降至傳統工藝的 20%。

 

案例4 ：水泥和化工融合。水泥行業的排放主要是由于原料中碳酸鈣分解產生的過程排放（約 60%），這部分“不得不排放”的二氧化碳無法通過燃料替代實現減排。但如果以氫為介質與化工過程耦合，可將二氧化碳轉化為甲醇等化學品，實現二氧化碳的資源化利用。此外，從多能融合的理念出發，在甲烷等氣氛下進行熟料焙燒，可使碳酸鈣與甲烷反應生成一氧化碳和氫氣，再作為原料制備化學品，從而實現水泥的低碳、經濟發展。

 

主線4：數字化/智能化集成優化

 

數字化、人工智能等技術的快速發展，將與第四次能源革命、工業革命和科技革命相疊加，推動社會的快速變革和發展。數字化/智能化能源系統的構建，將云計算、人工智能、5G 通信等新一代數字化、智能化技術與現代能源體系的構建相融合，加速推進能量流、物質流與信息流的融合，實現系統優化，推動以綠色、數字化、高質量為核心的能源領域創新發展。例如，以信息化、數字化構建新型電力系統，建設具備云資源儲存、大數據處理、數據驅動分析、高度智能化等能力的電力控制管理平臺，使電網可見、可知、可控，實現智能運行，提高電網的安全性和穩定性等。 本/文-內/容/來/自:中-國-碳-排-放-網-tan pai fang . com