推進(jìn)中國能源轉(zhuǎn)型是減少溫室氣體排放、有效應(yīng)對氣候變化的關(guān)鍵舉措。煤炭是中國能源系統(tǒng)的主力軍。認(rèn)清能源轉(zhuǎn)型的本質(zhì)和特點(diǎn)，充分發(fā)揮煤炭在能源轉(zhuǎn)型中的作用，是確保傳統(tǒng)能源體系向低碳能源體系轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵。自從提出“雙碳”目標(biāo)以來，“談煤色變”的問題非常普遍，曲解煤炭作用的說法并不少見。因此，深入的認(rèn)識煤炭在我國能源轉(zhuǎn)型過程中的作用并積極謀劃煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展路徑非常必要。煤電是煤炭的重要形式，2021年底召開的COP26針對煤電的說法將phase out (煤電退出)改為phase down(減少煤電)，意味著如何控制煤電的節(jié)奏是個普遍關(guān)注的焦點(diǎn)問題。
一、 煤炭仍是當(dāng)前能源的主力軍
(一)煤炭是能源安全的“壓艙石”
煤炭在確保我國能源供應(yīng)安全方面發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。我國能源資源特征是“富煤、缺油、少氣”。與石油和天然氣相比，我國的煤炭儲量相對比較豐富，基本依靠國內(nèi)供應(yīng)基本可以滿足煤炭消費(fèi)的需求，見圖1。然而，石油和天然氣的進(jìn)口比例近年來持續(xù)攀升。
圖1 2012-2019年我國煤炭生產(chǎn)量及進(jìn)口量
煤炭產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平顯著提升。近幾年，我國煤炭行業(yè)供給側(cè)改革取得了顯著的效果，煤炭產(chǎn)能向生產(chǎn)能力大、技術(shù)水平高、生態(tài)環(huán)境影響小的煤炭大省區(qū)集中。淘汰煤炭落后產(chǎn)能的工作正在深入推進(jìn)，截止 2021 年 11 月，煤炭行業(yè)累計退出煤炭產(chǎn)能達(dá)到 9.8 億噸。2021年，我國原煤累計產(chǎn)量40.7億噸，同比增長了4.7%，原煤生產(chǎn)增速小幅上漲。2021年，全國規(guī)模以上煤炭企業(yè)原煤產(chǎn)量超億噸省份共6個，其中，山西(11.93億噸)和內(nèi)蒙古(10.39億噸)兩省區(qū)份均超過10億噸；陜西(7億噸)，新疆(3.2億噸)，貴州(1.35億噸)，安徽(1.13億噸)，6省份產(chǎn)量合計35億噸，同比增長6.68%，占全國規(guī)模以上煤炭企業(yè)原煤產(chǎn)量的85.9%。隨著我國綠色發(fā)展理念的逐步推進(jìn)，煤礦企業(yè)要保證能源安全穩(wěn)定供應(yīng)和礦區(qū)生態(tài)文明全面推進(jìn)。煤炭行業(yè)正在向現(xiàn)代化高水平等階段發(fā)展，煤炭生產(chǎn)各項(xiàng)指標(biāo)逐步符合綠色發(fā)展的要求，整體技術(shù)水平正在向工藝先進(jìn)、生產(chǎn)效率高、資源利用率高、安全保障能力強(qiáng)、環(huán)境保護(hù)水平高、單位產(chǎn)品能源消耗低等方向邁進(jìn)。
儲備能力得到動態(tài)調(diào)整，煤炭保障供應(yīng)能力增強(qiáng)。為了緩解用煤緊張形勢，加快先進(jìn)產(chǎn)能的釋放，國家有關(guān)部門積極推動煤礦擴(kuò)產(chǎn)工作，保障煤炭正常供應(yīng)，建成超過1億噸政府可調(diào)度煤炭儲備能力。同時，不斷加快露天煤礦辦理工作，先后批復(fù)60余座露天煤礦復(fù)產(chǎn)，涉及產(chǎn)能2.1億噸/年。
(二)燃煤發(fā)電效率持續(xù)提升
目前我國發(fā)電和供熱行業(yè)二氧化碳排放量占全國排放量的比重超過 40%，是全國二氧化碳排放的重點(diǎn)行業(yè)。燃煤發(fā)電提高效率在降低電力領(lǐng)域二氧化碳排放發(fā)揮了重要的作用。
圖2 2006─2019年各種措施累計減少二氧化碳排放量
電力行業(yè)是煤炭消耗的主要行業(yè)之一，也是國家節(jié)能減排工作重點(diǎn)管控行業(yè)。“十一五”、“十二五”、“十三五”期間，電力行業(yè)按照國家的部署，深入實(shí)施煤電節(jié)能減排升級改造，火電供電煤耗持續(xù)下降。2020 年全國 6000 千瓦及以上火電廠供電煤耗為 305.5克標(biāo)準(zhǔn)煤/千瓦時，比 2015 年下降 9.9 克/千瓦時，比 2010 年下降27.5 克/千瓦時，比 2005 年下降 64.5 克/千瓦時。以 2005 年為基準(zhǔn)年，2006—2020 年，供電煤耗降低累計減少電力二氧化碳排放 66.7億噸，對電力二氧化碳減排貢獻(xiàn)率為 36%，有效減緩了電力二氧化碳排放總量的增長。
(三)終端需求側(cè)
隨著我國經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，煤炭在生活消費(fèi)和商業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用占比逐步降低，工業(yè)領(lǐng)域的煤炭消費(fèi)量占比逐步提高。煤炭在工業(yè)領(lǐng)域的集中應(yīng)用既可以提高煤炭的使用效率，也可以顯著降低散燒煤帶來的污染問題。特別顯著的特征是10多年前，北方集中供暖普及率不高，很多居民依靠燒煤自采暖，到了冬天整個城市都彌漫著撲鼻的氣味。隨著散燒煤問題得到解決，我國絕大部分地區(qū)空氣質(zhì)量得到改善。
圖3 2001─2019年電力二氧化硫排放情況
二、支撐電力能源的低碳化轉(zhuǎn)型是關(guān)鍵
促進(jìn)傳統(tǒng)能源與可再生能源深度融合是能源轉(zhuǎn)型最理想的情景。二者深度融合帶來的好處主要體現(xiàn)在二方面：一方面是充分發(fā)揮傳統(tǒng)能源的靈活性和儲能的價值；另一方面是避免煤電資產(chǎn)被擱淺造成資源的浪費(fèi)，降低能源轉(zhuǎn)型帶來的風(fēng)險和轉(zhuǎn)型的成本。
(一)保證能源和電力安全穩(wěn)定供應(yīng)
實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型最終的目的是推動能源產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量的發(fā)展。能源轉(zhuǎn)型的前提保證能源和電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。不能因?yàn)楫?dāng)前煤炭是主要的碳排放來源，我們就與煤炭一刀兩斷，徹底拋棄煤炭。而是應(yīng)該用系統(tǒng)的眼光來看待煤炭在能源轉(zhuǎn)型過程中的作用。充分認(rèn)識到實(shí)現(xiàn)煤炭消費(fèi)比例的降低是個循序漸進(jìn)的過程。從當(dāng)前以煤電為主的能源系統(tǒng)到未來構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的過程中，煤電仍將發(fā)揮著穩(wěn)定器和緩沖器的作用。
能源轉(zhuǎn)型意味著電力能源結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的變化。從電源側(cè)來看，與傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)差異巨大，高比例的太陽能和風(fēng)力發(fā)電等可再生能源電源給新型電力安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了極大的挑戰(zhàn)。新型電力系統(tǒng)將呈現(xiàn)出大裝機(jī)容量、大峰谷差以及機(jī)組可用率顯著降低等特征，這些電力系統(tǒng)新的特征導(dǎo)致其對靈活性電源、調(diào)峰能力等提出了更高的要求。從電力終端消費(fèi)來看，能源轉(zhuǎn)型后電氣化水平將得到大幅度的提升，即使相同的全社會能源消費(fèi)量條件下，全社會用電量將顯著增加，倒逼電源側(cè)提供更多的電量，電力系統(tǒng)的發(fā)電裝機(jī)規(guī)模和發(fā)電量都顯著的增加。因此，發(fā)揮好煤電在新型電力系統(tǒng)中穩(wěn)定電力運(yùn)行安全的作用至關(guān)重要。
(二)生物質(zhì)能與煤炭混合發(fā)電有助于降低存量煤電的排放
未來碳達(dá)峰之后碳排放要求越來越嚴(yán)格，生物質(zhì)能是非常寶貴的負(fù)排放技術(shù)，可以中和必須保留的煤電排放的二氧化碳。生物質(zhì)能可以與燃煤混合燃燒或者單獨(dú)燃燒生物均可以實(shí)現(xiàn)提供電源的靈活性，同時滿足碳排放降低的條件約束。
(三)燃煤發(fā)電與碳捕捉技術(shù)結(jié)合提供零碳的靈活性電源
能源行業(yè)是一個更替周期時間比較長的行業(yè)。從全系統(tǒng)的角度來看，為了提供充足的調(diào)峰能力，燃煤發(fā)電在很長一段時間將存在，即使是達(dá)到碳中和目標(biāo)的時候仍將保留一定容量的燃煤發(fā)電機(jī)。由于煤電機(jī)組排煙體積流量大、煙氣中二氧化碳分壓低、煙氣成分復(fù)雜等原因,其碳捕集難度大、成本高當(dāng)前燃煤發(fā)電機(jī)組碳捕捉技術(shù)成本仍然較高，仍需在多個方面進(jìn)行技術(shù)突破。但是，為了確保到2060年煤電機(jī)組能夠提供低碳甚至零碳電力，燃煤發(fā)電需要提前布局碳捕捉技術(shù)的研發(fā)、示范和商業(yè)推廣。
三、工業(yè)過程實(shí)現(xiàn)綠氫和綠電替代
煤炭的消費(fèi)主要分布在發(fā)電和工業(yè)領(lǐng)域。與發(fā)電領(lǐng)域相比，工業(yè)領(lǐng)域降碳技術(shù)儲備相對不足，工業(yè)領(lǐng)域特別是鋼鐵和水泥領(lǐng)域的降碳難度更大。采用綠氫和綠電替代煤炭是降低工業(yè)碳排放的主要途徑。
(一)工業(yè)過程使用綠氫替代煤炭
碳減排是中國鋼鐵行業(yè)目前面臨的一項(xiàng)核心挑戰(zhàn)。2021年，中國粗鋼產(chǎn)量達(dá)10.3億噸，其中大約8億噸是以煤炭為主要能源從鐵礦石中生產(chǎn)出來的，占78%，其余22%由廢鋼生產(chǎn)而來。傳統(tǒng)的高爐煉鐵通過焦炭燃燒提供還原反應(yīng)所需要的熱量并產(chǎn)生還原劑一氧化碳，將鐵礦石還原得到鐵，并產(chǎn)生大量的二氧化碳?xì)怏w。而氫能煉鋼則利用氫氣替代一氧化碳做還原劑，其還原產(chǎn)物為水，沒有二氧化碳排放。如果采用風(fēng)電或者太陽能發(fā)電制氫成本達(dá)到鋼鐵行業(yè)可以接受的程度，煤炭將大幅度的被替代。
但是，當(dāng)前氫冶金尚處于示范階段，有待于后期開展技術(shù)創(chuàng)新推動氫冶金成本達(dá)到商業(yè)應(yīng)用可以接受的程度。國外目前較為成功的項(xiàng)目有：瑞典鋼鐵 HYBRIT 項(xiàng)目、薩爾茨吉特 SALCOS 項(xiàng)目和奧鋼聯(lián)H2FUTURE 項(xiàng)目。其中HYBRIT 項(xiàng)目工藝成本比傳統(tǒng)工藝高 20%——30%。國內(nèi)來看，主要的鋼鐵企業(yè)均開始著手探索不同的技術(shù)路徑加快實(shí)現(xiàn)氫冶金的商業(yè)化。2020 年，河鋼集團(tuán)與卡斯特蘭薩共同建設(shè) 120萬 噸氫冶金示范性工程項(xiàng)目，該項(xiàng)目將使噸鋼碳排放降至 125 公斤。2019 年，中國寶武與中核集團(tuán)、清華大學(xué)簽訂合作協(xié)議，開發(fā)“核能制氫”技術(shù)。同時，酒鋼也成立了氫冶金研究院，積極探索“煤基氫冶金理論”。
(二)改變工藝流程更多使用綠電
與發(fā)電和鋼鐵相比，水泥行業(yè)的減碳難度更大。水泥行業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，也構(gòu)成了現(xiàn)代城市建筑的軀干。從全球來看，水泥行業(yè)貢獻(xiàn)了碳排放總量的7%。如果將全球水泥行業(yè)碳排放量與國家排放相比，那么它將是僅次于中國和美國的第三大碳排放國。我國生產(chǎn)了全球近六成水泥，水泥行業(yè)碳排放量也逾全球水泥產(chǎn)業(yè)碳排放總量的一半。水泥生產(chǎn)過程中的二氧化碳排放主要源于熟料生產(chǎn)過程，其中石灰石煅燒產(chǎn)生生石灰的過程所排放的二氧化碳，約占全生產(chǎn)過程碳排放總量的55-70%；高溫煅燒過程需要燃燒燃料，因此產(chǎn)生的二氧化碳，約占全生產(chǎn)過程碳排放總量的25-40%。目前，中國水泥行業(yè)碳排放量占全國碳排放總量的約9%，是制造業(yè)中主要的二氧化碳排放源。
近期來看能效提升是降低水泥行業(yè)碳減排的重要抓手，并要增加替代燃料和碳捕捉技術(shù)的研發(fā)為遠(yuǎn)期加速推動水泥行業(yè)碳減排做技術(shù)儲備。
四、政策建議
(一)大力發(fā)展轉(zhuǎn)型金融支持“棕色資產(chǎn)”有序?qū)崿F(xiàn)綠色轉(zhuǎn)型
能源轉(zhuǎn)型勢必需要大量的資金的支持，傳統(tǒng)金融以及當(dāng)前的綠色金融難以滿足能源轉(zhuǎn)型對金融的需求。轉(zhuǎn)型金融是助推能源轉(zhuǎn)型重要的金融創(chuàng)新。從金融體系的發(fā)展和創(chuàng)新方面分析，我國綠色金融體系的建立為引導(dǎo)資金流向綠色領(lǐng)域提供了便利的渠道。然而，目前的綠色金融體系更側(cè)重對符合《綠色產(chǎn)業(yè)指導(dǎo)目錄》及相關(guān)目錄標(biāo)準(zhǔn)的“綠色”項(xiàng)目提供資金支持，傳統(tǒng)高碳排放行業(yè)缺乏轉(zhuǎn)型過程的資金支持。轉(zhuǎn)型金融可針對性地為“棕色”領(lǐng)域轉(zhuǎn)型提供資金支持，補(bǔ)充覆蓋煤炭、鋼鐵、水泥等高碳領(lǐng)域，并輔以較高的信息披露與轉(zhuǎn)型關(guān)鍵指標(biāo)要求，引導(dǎo)和督促“棕色”領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展，加速全社會實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰與碳中和目標(biāo)的進(jìn)程。
(二)制定促進(jìn)煤炭相關(guān)人員下崗再就業(yè)的政策
能源轉(zhuǎn)型必須實(shí)現(xiàn)公平轉(zhuǎn)型才能可持續(xù)并最終實(shí)現(xiàn)。煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)者的利益訴求必須得到尊重和保護(hù)，從而有利于在社會穩(wěn)定的情形下推動能源轉(zhuǎn)型。煤炭開采地區(qū)的居民承擔(dān)了最大的污染損害，同時也面臨更大的轉(zhuǎn)型成本。建議國家和地方政府結(jié)合當(dāng)?shù)氐霓D(zhuǎn)型需要為煤炭相關(guān)產(chǎn)業(yè)的人員提供適應(yīng)新就業(yè)機(jī)會的培訓(xùn)幫助其實(shí)現(xiàn)更好的穩(wěn)定就業(yè)。從全社會的角度來看，這些人群屬于社會最脆弱的人群之一，采取政府補(bǔ)貼提供培訓(xùn)有利于積極的解決社會問題。
(三)支持科技創(chuàng)新提升減排、工業(yè)等技術(shù)創(chuàng)新
COP26大會召開以來，控制甲烷排放問題逐步成為全球熱議的焦點(diǎn)。然而，當(dāng)前煤礦開采中釋放到大氣中的甲烷尚無有效的技術(shù)手段來抑制。建議支持產(chǎn)學(xué)研結(jié)合加快煤礦開采中甲烷收集或者利用技術(shù)的開發(fā)。尤其我國作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國，若不能有效的控制煤炭開采過程中的甲烷排放，我國煤炭產(chǎn)業(yè)的發(fā)展將面臨非常大的國際壓力。
當(dāng)前我國工業(yè)領(lǐng)域整體技術(shù)水平不高，特別是碳排放比較高的水泥行業(yè)。建議支持水泥行業(yè)以降碳為契機(jī)，提高水泥行業(yè)在原料和燃料領(lǐng)域的替代水平，降低水泥行業(yè)的污染物排放和二氧化碳排放水平，嘗試探索水泥行業(yè)與碳捕捉技術(shù)的結(jié)合，最終實(shí)現(xiàn)零碳排放的水泥工業(yè)。促進(jìn)水泥窯協(xié)同處置生活垃圾更高水平的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境改善和降低碳排放的協(xié)同效應(yīng)。
(四)積極培育新的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)
原有的煤礦建設(shè)項(xiàng)目大幅減少， 傳統(tǒng)的煤炭建設(shè)工程縮減、市場空間壓縮，煤炭采選業(yè)固定投資逐步放緩，煤礦新建、改擴(kuò)建市場不斷縮減，煤炭相關(guān)的就業(yè)人充分群面臨嚴(yán)峻的生活壓力，煤炭產(chǎn)業(yè)集中的地區(qū)經(jīng)濟(jì)增長嚴(yán)重受限，地方發(fā)展可持續(xù)發(fā)展面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)。積極培育大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)字技術(shù)與傳統(tǒng)煤炭產(chǎn)業(yè)融合的戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)，既可以滿足生態(tài)保護(hù)的要求，也可以提升煤炭產(chǎn)業(yè)的整體技術(shù)水平，延伸煤炭產(chǎn)業(yè)價值鏈，孕育新的產(chǎn)業(yè)集群，形成新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，大幅增加就業(yè)。
(五)制定新形勢下煤電存續(xù)發(fā)展的政策條件
建議從統(tǒng)籌考慮煤炭自身發(fā)電量的價值和其為能源系統(tǒng)提供靈活性的調(diào)峰價值，認(rèn)可其的雙重或者多重價值身份。
一直以來，發(fā)電收入是基本是煤電廠的唯一收入。隨著煤電定位的調(diào)整，角色的轉(zhuǎn)變，煤電發(fā)揮其作用的環(huán)境更復(fù)雜，必須堅持有針對性的政策補(bǔ)貼措施，推動煤電企業(yè)積極進(jìn)行電廠的改造滿足新形勢下的技術(shù)要求。
制定和完善煤符合新發(fā)展階段的煤電機(jī)組靈活性和排放標(biāo)準(zhǔn)，促進(jìn)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)發(fā)展的動態(tài)銜接，盡早將煤炭靈活性改造的技術(shù)創(chuàng)新成果推廣應(yīng)用到實(shí)際中去。
原標(biāo)題：IIGF觀點(diǎn) | 探討煤炭在我國能源轉(zhuǎn)型中的作用及出路