我国煤炭发展未来三级版图构思

绿色安全开发、清洁低碳利用、多元协同发展是我国煤炭发展的战略方向，未来几十年，我国煤炭的发展将紧紧围绕以上三个方面，实现高质量和跨越式发展。以上三个方向的努力可以相辅相成，互为支撑，齐头并进，但在不同阶段，也应有所侧重，重点突破。如果我们按时间先后，把煤炭发展下一个十年即2020-2030年定义为煤炭3.0版、2030-2040年阶段定义为煤炭4.0版，2040-2050年阶段定义为煤炭5.0版的话。煤炭3.0版则可主要以绿色生态开采、煤炭加工利用提质提效减排、实现降污减排为主;煤炭4.0版重点以智能化开采、煤炭加工利用技术产业融合、煤基清洁能源综合利用，实现超低损害与超低排放为主;煤炭5.0版以集中体现煤矿区资源地上地下一体化开采、加工、利用，煤基清洁能源多元协同发展，实现“近零”损害与“近零”排放为主。因此，各阶段版本的战略目标与技术路径将有以下几个方面的特点。

煤炭3.0版的战略目标是尽快实现煤炭工业产业升级，减员增效，节能减排，完成煤炭绿色开发利用技术升级与推广，重点解决燃煤清洁化和污染排放问题，全面推广和运用煤炭加工利用的低碳减排技术，最大程度减少和消除煤炭开采及利用过程中的环境负效应，彻底摆脱高污染、高排放的开发利用模式。其主要特征是通过技术推广与产业升级，建成较低生态损害、较低排放标准的煤炭绿色开发利用体系，煤炭开采向井下减员和自动化信息化控制方向迈进，全面实施绿色生态的充填开采、保水开采，确保矿区地表生态修复。开展不同煤质和煤层特征的智能化开采示范与先进煤化工加工示范，完成高效燃煤技术不断升级换代，实现煤炭加工利用的较低排放。3.0版的绿色开采技术包括矿区生态恢复及空间综合利用技术、充填开采、保水开采、地表生态修复等技术;煤炭加工利用技术包括新一代智能新型煤基发电技术、新一代低能耗二氧化碳捕集技术、煤化工合成气的高效变换技术和净化技术、超超临界燃煤发电及IGCC技术、煤炭分级利用、废弃物处理技术、矿区绿色植保生态修复技术等。

煤炭4.0版的战略目标是基本实现煤炭智能化开采、延长产业链，实现煤炭加工利用的多产业跨界融合发展，建成超低生态损害、超低排放、智能化的煤炭开发利用体系，实现煤炭加工与发电超低污染排放。其主要特征是通过技术突破，建成超低生态损害、超低排放、智能化的煤炭开发利用体系，全面实现井下少人智能化开采，煤炭加工利用突破跨界融合产业发展，延长煤炭产业链，清洁煤化工加工与先进燃煤技术广泛应用。开展不同煤质和煤层特征的矿区资源一体化协同开采示范，完成煤基清洁能源多元化综合利用，煤炭加工利用全面实现超低排放。4.0版的煤炭智能开采技术包括“透明矿井”地质全信息可视化、深地钻探与精确制导技术、煤炭开发与人工智能、工业物联网、云计算、大数据、机器人、智能装备深度融合技术;煤炭加工利用技术包括高灵活性燃煤发电技术、煤与可再生能源耦合发电技术、清洁转化制取高附加值化工品、新型煤炭催化气化和加氢气化技术、煤炭温和液化技术、煤转化与可再生能源耦合制氢技术、高效低成本多污染物联合脱除技术、低成本二氧化碳矿物转化、固定和利用技术、多污染物联合脱除等常规污染物和碳控制技术等。

煤炭5.0版的战略目标是实现对煤炭资源采选、冶炼、充填、发电、制气的最优化的一体化开发和加工利用，煤炭加工利用过程碳捕集利用与“零碳”技术大规模应用，实现煤炭加工利用污染物和二氧化碳近零排放。其主要特征是通过对矿区地上、地下资源一体化开采技术的推广应用，建成近零排放的煤基多元、开放、协同开发利用的清洁能源生产供应基地。全面实现井下无人智能化开采，煤炭工业进入井下无人、地上无煤时代，基本实现对煤矿资源采、选、冶、充、电、气的原位、实时和一体化开发，颠覆传统的固体资源开发的开采模式、运输模式和利用模式，同时碳捕集利用技术和“零碳”技术广泛应用，实现煤基能源与其他资源多元协同一体化协同发展，煤炭加工利用实现近零排放。5.0版开采技术包括基于机器深度学习的大数据处理技术及分布式控制平台、互联网+、井下机器人技术，矿井固、液、气混合高压流体负压抽采、煤炭地下气化装备集成控制、井下煤炭开采与流态转化(制气、制油、发电)远程智能化控制，矿井“煤-水-气-热”多资源耦合伴生物共采一体化开发技术，煤与可再生能源耦合发电、制氢技术等;煤炭加工利用技术包括先进的基于富氧燃烧的超临界发电技术、磁流体发电联合循环发电技术、煤炭新型燃烧和转化以及与其他能源的耦合开发技术，高灵活性智慧能源多能互补和协同供应技术、矿区供能网络、能源交换能源存储技术、二氧化碳安全可靠的封存与监测及运输技术、多污染物(SO2、NOx、Hg等)一体化脱除技术、及其关键装置设计与制造技术等。

(作者系中国宏观经济研究院，国家发展和改革委员会能源研究所研究员)