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山西省科研單位承擔(dān)的國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”3個(gè)重點(diǎn)項(xiàng)目在太原啟動(dòng)。“做好碳達(dá)峰、碳中和工作”被列為今年的重點(diǎn)任務(wù)之一，山西省將自覺扛起碳達(dá)峰碳中和山西行動(dòng)的政治責(zé)任，強(qiáng)化碳達(dá)峰、碳中和牽引作用，深化能源革命綜合改革試點(diǎn)，全力打好這場(chǎng)硬仗。在國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃5000多萬元經(jīng)費(fèi)支持下，項(xiàng)目中各項(xiàng)低碳研發(fā)技術(shù)的突破將為山西省實(shí)現(xiàn)目標(biāo)提供堅(jiān)實(shí)支撐。

10年內(nèi)完成碳達(dá)峰 任務(wù)異常艱巨

今年山西省政府工作報(bào)告指出，2021年要實(shí)施碳達(dá)峰、碳中和山西行動(dòng)。作為能源大省，山西當(dāng)前煤炭消費(fèi)量占到全省一次能源消費(fèi)總量的80%以上。“‘十三五’時(shí)期是山西新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換力度最大、成效最為顯著的一個(gè)時(shí)期，但碳排放總量仍居全國前列，10年內(nèi)完成碳達(dá)峰任務(wù)異常艱巨。”山西省社會(huì)科學(xué)院能源經(jīng)濟(jì)研究所所長韓東娥研究員認(rèn)為，山西省要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)面臨的壓力來自三方面：一是全省發(fā)展不平衡不充分不協(xié)調(diào)問題仍然突出，面臨著發(fā)展經(jīng)濟(jì)、改善民生等一系列艱巨任務(wù)，經(jīng)濟(jì)增長處于高速度高質(zhì)量發(fā)展期，能源需求在不斷增加，碳排放仍處于上升階段；二是煤炭消費(fèi)比重過大；三是單位GDP能耗較高。這些挑戰(zhàn)需要從轉(zhuǎn)變經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式、能源供應(yīng)和消費(fèi)模式等多維度發(fā)力。

2019年山西省通過碳匯交易，提升林地附加值，助力全省生態(tài)持續(xù)改善。對(duì)碳捕集、封存與利用等關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)和技術(shù)示范，增強(qiáng)工業(yè)固碳能力。中國科學(xué)院山西煤炭化學(xué)研究所研究員鄧蜀平認(rèn)為，現(xiàn)代煤化工項(xiàng)目可以富集高濃度的二氧化碳，與山西鋼鐵、焦化、化肥、鋁鎂等行業(yè)排放的馳放氣結(jié)合，可生產(chǎn)碳酸二甲酯、二苯基脲、聚氨酯等精細(xì)化學(xué)品和高端材料產(chǎn)品，大幅減少大氣污染和碳排放。

一邊要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，一邊要經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展，如何齊頭并進(jìn)？科技是保障二者同時(shí)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，碳達(dá)峰、碳中和將檢驗(yàn)并催生一系列科學(xué)結(jié)論、科學(xué)方法及技術(shù)創(chuàng)新成果。

把壓力轉(zhuǎn)變?yōu)樾掳l(fā)展機(jī)遇，以創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)高碳能源低碳化利用

當(dāng)前，山西省煤炭利用正逐步向清潔化、大型化、規(guī)模化、集約化發(fā)展，推動(dòng)煤炭由單一燃料屬性向燃料、原料方向轉(zhuǎn)變，推進(jìn)分級(jí)分質(zhì)利用，從而實(shí)現(xiàn)高碳能源低碳化利用。煤炭分級(jí)分質(zhì)梯級(jí)利用是煤炭清潔高效利用技術(shù)創(chuàng)新的戰(zhàn)略方向之一。分級(jí)轉(zhuǎn)化技術(shù)是先從低階煤里提取出價(jià)值較高的油氣，剩余的半焦或殘?zhí)孔鳛槿剂侠^續(xù)燃燒發(fā)電，這樣最大程度地發(fā)揮了煤炭的利用價(jià)值。

似乎順著這條思路，就能把煤炭“吃干榨凈”。然而，到了操作層面，一切并非想象中那么簡單。煤經(jīng)氣化、費(fèi)托合成的間接液化路線制取優(yōu)質(zhì)液體燃料和化學(xué)品是最主要的煤潔凈高效轉(zhuǎn)化途徑之一。雖然我國百萬噸級(jí)煤制油工業(yè)化在技術(shù)指標(biāo)、生產(chǎn)效率、能耗、運(yùn)行規(guī)模等方面居世界領(lǐng)先地位，但在產(chǎn)品高值化和深加工方面，與國際水平尚有較大差距。此次，中科院山西煤化所董梅科研團(tuán)隊(duì)承擔(dān)的“煤間接液化產(chǎn)品高值轉(zhuǎn)化技術(shù)及工業(yè)化”示范項(xiàng)目將深入研究費(fèi)托合成低值產(chǎn)品活化和定向轉(zhuǎn)化的催化與反應(yīng)工程科學(xué)問題，突破費(fèi)托合成尾氣制芳烴、石腦油和輕質(zhì)柴油制高品質(zhì)航空煤油組分、費(fèi)托合成蠟制高端潤滑油基礎(chǔ)油等核心技術(shù)，打造出我國較為完善的煤間接液化產(chǎn)業(yè)鏈。

低熱值煤高效清潔發(fā)電利用是山西省能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要方式。太原理工大學(xué)科研團(tuán)隊(duì)將努力攻克煤泥、煤矸石等低熱值煤發(fā)電存在的燃燒效率低、低負(fù)荷時(shí)污染物排放難以控制、應(yīng)對(duì)新能源電力的熱電調(diào)峰能力嚴(yán)重不足及燃燒副產(chǎn)物難以利用等一系列問題。“能源革命要跨越化石能源到清潔能源這道坎，能源轉(zhuǎn)型必須發(fā)展突破性科學(xué)技術(shù)。一方面，繼續(xù)發(fā)揮煤炭‘壓艙石’作用，支撐清潔煤炭發(fā)電；另一方面，大力發(fā)展可再生能源，實(shí)現(xiàn)多能源互補(bǔ)，保證能源安全。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人、太原理工大學(xué)教授馬素霞表示。理工大將聯(lián)合清華大學(xué)、華中科技大學(xué)、華北電力大學(xué)等科研單位深入開展低熱值煤清潔高效燃燒利用與靈活發(fā)電關(guān)鍵技術(shù)研究，構(gòu)建低熱值煤—發(fā)電—建材產(chǎn)業(yè)鏈、延伸煤炭、電力產(chǎn)業(yè)鏈條、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。山西河坡發(fā)電有限責(zé)任公司正高級(jí)工程師姜平領(lǐng)銜的科研團(tuán)隊(duì)在這個(gè)大項(xiàng)目的基礎(chǔ)上，又分別設(shè)置“多元低熱值煤大容量高效清潔燃燒”“發(fā)電機(jī)組余熱梯級(jí)利用及靈活熱電聯(lián)產(chǎn)”“350MW機(jī)組低熱值煤靈活發(fā)電技術(shù)與工程”“燃煤副產(chǎn)物與煙氣協(xié)同碳酸化規(guī)模利用及示范”“低熱值煤灰渣定向轉(zhuǎn)化高值利用關(guān)鍵技術(shù)與應(yīng)用”5個(gè)課題，通過解決3大科學(xué)問題，攻克5項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)、完成3項(xiàng)工程示范，最終實(shí)現(xiàn)“低熱值煤清潔高效燃燒資源利用與靈活發(fā)電”總體目標(biāo)。

加快能源革命步伐，為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)山西力量

中科院山西煤化所研究員呂春祥提出，發(fā)展高性能碳材料產(chǎn)業(yè)，對(duì)山西實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰”和“碳中和”目標(biāo)具有舉足輕重的作用。他認(rèn)為，山西是我國高性能碳材料的重要研發(fā)和產(chǎn)業(yè)基地。未來，要把新一代高性能碳纖維及其復(fù)合材料、高性能石墨等高性能碳材料作為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，建設(shè)高技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)、應(yīng)用的項(xiàng)目集群。

韓東娥認(rèn)為，碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)下，山西作為能源大省，電力輸出大省，必須加快能源革命步伐，努力擺脫對(duì)化石能源的依賴，要在滿足經(jīng)濟(jì)與民生對(duì)能源需求、經(jīng)濟(jì)上合理且安全穩(wěn)定的前提下，推動(dòng)能源體系從高碳化石能源為主向碳中性能源、低碳能源和非碳能源轉(zhuǎn)型，為我國實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)力量。

一是控制煤炭消費(fèi)量和碳排放量。由于山西省能源體系以化石能源尤其是以高碳的煤炭為支撐，減少煤炭消費(fèi)能為碳中和目標(biāo)貢獻(xiàn)巨大力量。加快解決民用散煤，包括小鍋爐、工業(yè)窯爐、冶金建材化工用煤，以及煤化工等源頭污染問題，積極推進(jìn)煤炭清潔高效利用，努力介入和推動(dòng)碳捕捉、封存和利用技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。

二是加快煤電行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。煤電在“十四五”及較長一段時(shí)期內(nèi)，仍是電力系統(tǒng)的托底保障電源，山西省煤電高質(zhì)量發(fā)展要在嚴(yán)控煤電規(guī)模基礎(chǔ)上，走清潔、高效和靈活的道路，引導(dǎo)煤電從電量供應(yīng)主體逐步轉(zhuǎn)向容量供應(yīng)主體，加強(qiáng)調(diào)峰調(diào)頻、輔助服務(wù)等功能，保障電力供應(yīng)和系統(tǒng)安全，持續(xù)減少碳排放。

三是加快發(fā)展風(fēng)電、光伏等可再生能源。新能源發(fā)展，不僅要關(guān)注新能源量的增長，更需要認(rèn)識(shí)到新能源對(duì)靈活調(diào)節(jié)能力的要求和對(duì)電力系統(tǒng)安全的影響，更加注重新能源的發(fā)展質(zhì)量。通過發(fā)展可再生能源，電力行業(yè)要加快向以可再生能源為中心的電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型，加速能源電力系統(tǒng)脫碳進(jìn)程。

四是加強(qiáng)綜合能源服務(wù)。綜合能源服務(wù)利于提高能源生產(chǎn)和利用效率，降低單位GDP能耗，通過能源互聯(lián)網(wǎng)，大幅提升清潔能源的利用效率，緩解對(duì)于化石能源的依賴。

原標(biāo)題:探索碳達(dá)峰碳中和的山西路徑