无可取代的煤炭

　　当前，中国已经成为世界上最大的煤炭生产国和消费国。特别是进入21世纪以来，中国经济快速增长，表现出日益显著的重工业特征，城市化进程加快，大规模基础设施建设扩大，民用能源消费剧增，而所有这些都对能源产生了更大的需求。

　　另一方面，随着我国能源结构向清洁和优质化方向发展，潜在的新能源和可再生能源资源开发利用有所突破，煤炭消费增长的速度势必会有所放慢。对此，有人认为新能源极有可能借此东风，真正将以煤炭为代表的化石能源彻底挤出历史舞台。

　　然而事实上，煤炭之于中国的意义，已不仅仅局限于单一意义上的“能源”二字。这种仍然是现阶段最为可靠的基本能源品种，早已与中国的发展“血脉相连”，关系到能源的安全、经济的发展乃至社会的稳定。而与此同时，煤炭产业也正酝酿着一场，以期在国家战略性新兴产业中占据一席之地。

　　当前，核能、太阳能、风能、水电、页岩气等引领的新能源正蓄势待发，在一定程度上对煤炭能源有所替代。但必须看到，与煤炭相比，这些新兴能源都存在或多或少的“瑕疵”，这使得它们在相当长一段时间内还无法撼动煤炭在中国的主体能源地位。

　　首先来看核电。目前，地区在运核电机组共37台，3563万千瓦；在建核电机组共19台，2187万千瓦。2017年前三季度核能发电量1829亿千瓦时，约占全国总发电量的4.2%。虽然核电的经济性和便捷性均已得到普遍认可，但鉴于目前核废料处理技术普遍还不成熟，因此其安全性以及生态性仍广受质疑。当前核能占我国能源消费结构的比例不到1%，且未来大规模发展核电仍有较大不确定性。

　　与核电相比，光伏发电在安全性和生态性方面有显著的优势，但光伏发电不仅存在能量密度低、占地面积大、受太阳能资源地域限制等问题，而且其经济性也一直困扰着包括发达国家在内的各国政府。

　　比如，德国对于光伏的电价直接补贴为每度50欧分，由于过高的财政负担，2012年德国议会决定将补贴降低29%。而我国作为发展中国家，若要大规模发展光伏发电，在当前的发电成本下，巨大的财政补贴将是政府难以承担的。

　　风能的安全性与生态性均佳，但由于风能的并网技术尚未成熟、运行成本高，且风电站的建设受到自然环境的制约，因此这种能源形式具有“靠天吃饭”的明显弱点。

　　虽然中国目前是世界第一风电大国，到2016年底我国风电的装机规模已经达到1.69亿千瓦，发电量为2410亿千瓦时，占全部发电量的4%。但风能想要大规模替代燃煤发电，还有待储能、智能电网等层面技术的进一步突破。

　　水电则是另一种重要的清洁能源。目前我国水电装机容量位居全球第一，截至2016年底，我国累计水电装机容量为3.32亿千瓦，预计2017年我国水电装机总容量将达到3.6亿千瓦，2021年将达到4.7亿千瓦。然而，大规模水电站建设对于地区生态、气候和地质的影响一直以来颇有争议。因此，从发展的潜力和生态性上来看，水电也很难替代燃煤发电的主体地位。

　　美国页岩气的开发在加速本国实现能源独立的同时，也在全世界范围内掀起了一场页岩气。根据2015年我国国土资源部资源评价的最新结果，我国全国页岩气技术可采资源量21.8万亿立方米，页岩气探明地质储量5441.29亿立方米。

　　对此，不少人认为中国的页岩气时代即将到来。但需要看到的是，我国页岩气开发阻碍颇多：核心技术薄弱、建产投资规模大、勘探开发竞争不足和市场开拓难度较大等不得不正视的现实，都使得页岩气开发对于中国来说像是一朵带刺的玫瑰，成功并非唾手可得。

　　与上述几种风头正劲的能源相比，煤炭是绝对的“老大哥”。煤炭在中国能源结构中的不可替代性，恰恰说明了它的可靠性以及具备其他能源形式难以比拟的巨大优势。

　　根据《中国矿产资源报告（2013）》的数据显示，2012年我国查明煤炭探明储量为1.42万亿吨，居世界第三。可以说，此先决条件决定了中国以煤为主的一次能源生产和消费结构在未来很长时间内难以改变。

　　数据显示，我国近14年来用于煤炭采选、生产和供应方面的投资已经高达31818亿元，占到能源工业总投资的20%，大型煤炭企业开采技术已居世界前列，由此带来的煤炭开采的经济性、便捷性均呈现出较大优势。

　　而在煤炭资源利用的安全性上，一方面，丰富的煤炭资源储量是保障我国能源自给自足的可靠基础。2013年我国石油对外依存度达到58%，但正是由于我国自身具有大量的煤炭资源，因此总体能源自给率仍达到了90%。

　　另一方面，全国煤炭百万吨死亡率由2005年的2.81下降到2013年的0.293，下降了近90%。而随着科技的发展以及开采技术的不断提升，煤炭开采的安全性也将进一步提高，特别是国有大型重点煤炭企业的安全生产记录已达到甚至超过了美国等先进国家的水平。

　　举例来说，以神华为代表的中国大型煤炭综合能源企业正致力于煤炭生态性的发展，并在煤炭的开采、利用、转化方面取得了显著成效。

　　在煤炭开采方面，发展绿色开采、保水开采、伴生资源综合利用等技术，部分矿区植被覆盖率提高近50%，矿井水不仅实现了零外排，还供应了矿区超过95%的水资源；在煤炭利用方面，已掌握了百万千瓦级超超临界等一系列高效低排放的燃煤发电技术，氮氧化物、二氧化硫和烟尘等各项指标已接近或达到了发达国家水平；在煤炭转化方面，开发了煤直接液化、煤间接液化、煤制烯烃等一系列化工技术，到2020年煤制油规划产能为3000万吨/年，煤制气规划产能为500亿立方米。

　　然而即便如此，煤炭资源利用的生态性问题在国内外依然饱受诟病，这也成为制约煤炭资源进一步利用与发展的瓶颈，更成为中国在发展过程中自身面临的重要问题。

　　中国选择煤炭作为主体能源，不仅是中国能源禀赋的需要，也是中国现阶段发展的需要。为此，中国的煤炭行业正在通过科技创新和技术进步，努力在向高科技行业转变的道路上，解决煤炭开发与利用所带来的各种问题。

　　纵观人类利用煤炭的历史，恰恰也是煤炭技术不断进步与创新的过程。而在这一进程中，人类开始更加合理、有效地利用煤炭资源，在获取最大使用价值的同时确保了环境友好。也正是得益于煤炭开发与利用技术的不断革新，使得这种能源的地位得到进一步稳固。

　　上世纪80 年代初期,由于第二次石油危机，我国国内兴起了一阵“煤代油”热潮，国家以及部分地区都主动拿出一些资金投向煤矿，从而促进了煤炭工业的较快发展。

　　我国是一个贫油少气的国家，随着石油需求的急剧增长，大量进口石油就成为正常思维的首先选择。据有关资料显示，1998年我国净进口石油及产成品2930万吨，1999年这一数字增至4382万吨。其进口增幅之大，数量之多，都是前所未有的。

　　这种不顾中国国情大量进口石油的做法，使我国的能源安全受到极大威胁。因此，“立足国内，以煤为主，煤炭代油，确保能源安全”的能源新思路便应运而生。

　　这一次的“煤代油”热潮，不仅仅以增加煤炭产量为主要目标，而是以煤炭优质化、洁净化为前提，提倡将煤炭液化、气化或制成浆体以替代石油燃烧，因此其也被称为新一代“煤代油”技术。

　　除此之外，水煤浆技术也是于石油危机中发展起来的一种新型技术。它是将研磨微细的煤粉与一定比例的水、化学添加剂混合配制而成的一种煤水混合物。水煤浆具有良好的流动性和稳定性，可以用管道输送，通过雾化燃烧可用于电站锅炉、工业锅炉和工业窑炉代油、代气、代煤燃烧；也可以作气化炉原料，用于生产合成氨、合成甲醇等化工产品。

　　更为引人关注的则是这项技术的环保性与经济性。水煤浆加配脱硫剂后，可以起到在燃烧中脱硫的效果，合理配风还可以减少氮氧化物的生成和排放，因而具有良好的环境效益；另外水煤浆代油还有良好的经济效益，2～2.5吨水煤浆可代替1吨重油，从而为企业节省了巨大的燃料成本。

　　煤炭液化技术则是将固体的煤在适宜的反应条件下转化为洁净的液体燃料的工艺技术。由于工艺不同,这项技术可分为直接液化、间接液化和煤油共炼三种。

　　其中，直接液化是将煤直接通过高压加氢后获得液体燃料的技术。自上世纪80年始，我国煤炭科学研究总院就专注于此技术的研究。1996 年，在当时国家计委和国家科委的组织下，我国分别与美国、日本、德国进行合作，开展了神华煤、黑龙江依兰煤、云南先锋煤的试验研究，均取得了较满意的结果。

　　煤的间接液化是将煤先气化制成一氧化碳和氢气，然后进一步合成得到烃类或含氧液体燃料的技术，其特点是煤种适应性较广；而煤油共炼则是煤直接液化派生出来的新工艺。

　　而煤炭气化可获得洁净燃料或化工用原料气，其作为代油燃料具有加热工艺便于控制、对直接加热的产品或物料没有污染等特点。目前，地面中小型煤气化技术在国内已完全成熟，而且广泛用于城市煤气以及冶金、建材、陶瓷等工业企业。同时，煤气也可作为原料气用于合成氨、甲醇等化工产品，而地面大型新一代加压气化技术在我国也已经开始产业化示范。

　　21世纪是科学和知识全面创新的时代，全球经济一体化和可持续发展成为时代特征。因此，合理、有效地利用煤炭资源，提高煤炭在化石能源间的竞争能力，在获取最大使用价值的同时确保环境友好，是历史赋予人类的使命。

　　从战略高度出发，煤炭工业必须发挥综合开发的优势，构建煤基多联产业链，走优质、高效、洁净的道路，变单一的初级产品为多品种的优质能源和化工原料。

　　何为煤炭的综合开发？总的来说，就是要以洁净煤技术为前导，使煤炭转化成为新型洁净能源，减少利用过程中所造成的污染，并且大大降低生产成本和提高热效率。同时推行以煤炭为基础的关联多元化，即以煤炭作为主导产品，包括其下游产业，如煤炭深加工的洗煤、型煤、水煤浆和焦炭以及煤炭的液化、气化和燃烧等产业所组成的关联多元化；还包括横向与煤炭产品有着密切联系的产业部门和产品等等。

　　想要确保在中国能源结构中的稳固地位，煤炭产业的升级换代势在必行。只有依靠技术创新，才能彻底改变煤炭企业的落后面貌，走出单纯靠煤炭产量兴衰的局面，扩大煤炭使用范围，提高煤炭本身价值，形成新的产业，实现煤炭工业的综合发展。

　　鉴于能源是国家经济发展的重要物质基础，煤炭行业又是我国国民经济的支柱产业，是关系国计民生的基础性行业，在国民经济中具有重要的战略地位，因此作为中国工业化进程的主要基础能源，煤炭对全国经济发展以及社会稳定都起着举足轻重的作用。

　　煤炭除了是我国最主要的一次能源外，还是我国经济发展不可缺少的重要物质资源和工业原料，一些重要的基础产业部门高度依赖于煤炭的生产供应，拥有巨大的市场需求。在我国煤炭资源丰富的地区，尤其是一些西部地区的富煤省份，煤炭产业已成为区域经济发展的支柱产业，为促进区域性经济发展繁荣、增加税收、扩大就业发挥着不可替代的作用。毫无疑问，中国经济的发展与煤炭能源供应休戚相关。

　　作为维系国民经济安全的重要工业部门，从新中国成立至今，特别是改革开放以后，我国煤炭工业基本建设加快，取得显著成绩，解决了我国长期性的煤炭供应短缺问题，为我国能源工业和国民经济建设做出了巨大贡献。

　　尤其是21世纪以来，我国经济发展进入前所未有的高速发展时期，由于我国汽车、房地产业、重化工业、电力工业出现了突飞猛进的发展态势，加上随之而来的城镇设施建设的加快助长了高耗能行业的发展，导致以煤炭为主的粗放型能源经济模式再次升温，煤炭消费与经济增长的相关系数逐渐增大，折射出我国经济快速发展对煤炭高度依赖的特征。

　　一组数据可以为此提供佐证。“十一五”期间，我国煤炭开发对GDP总量的贡献率和对GDP增量的贡献率的平均值分别为2.1%和3.6%。煤炭利用对GDP总量的贡献率和煤炭利用对GDP增量的贡献率的平均值分别为12.4%和15.0%。因此，“十一五”期间，我国GDP煤炭总量贡献率和GDP煤炭增量贡献率的平均值均为14.5%和18.6%。

　　由此可见，我国经济高度依赖煤炭的特征并没有发生根本改变，煤炭供应的稳定与安全直接关乎我国国民经济运行的稳定与安全。而另一方面，煤炭在维持我国社会稳定中的战略地位更是不言而喻。

　　首先，煤炭的稳定供应是国民经济持续发展和社会正常运转的重要保障。我国人均能源资源相对匮乏，煤炭是支撑我国经济社会发展的重要基础性能源。目前，煤炭工业承担着两大历史任务：一是要确保煤炭产量能够满足国民经济社会健康发展对能源持续增长的需求；二是要秉承科学、高效、绿色开采的先进理念，实现对煤炭资源最大限度地节约、保护和综合利用，以延长连续稳定供给的年限，为后续发展留下更多可利用的能源资源。

　　作为我国的主要基础能源及上游原材料，煤炭价格、产量、运输能力的变化对下业的健康发展具有至关重要的作用。煤价的上涨通过价格传导机制严重影响电力、化工、化肥、钢铁、建材等下业的正常运转，造成企业非正常生产、商品价格紊乱、居民生活质量下降等不良局面。因此，煤炭的稳定供应在确保国民经济正常运转、保障居民生活质量、维系社会稳定领域的作用非常显著。

　　另外，煤炭产业链可提供大量就业岗位，有利于社会稳定。煤炭产业链由煤炭开采、调配运输、洗选加工、洁净转化、资源综合利用等环节构成，通过提高煤炭资源利用效率，实现煤炭附加值的最大化及环保效益的最优化。

　　从产业链构成分析，煤炭产业既需要多层次的专业技术人才，也需要大量的一线操作工人。前者可吸纳高等院校、特别是煤炭高等院校各种专业技术人才就业，后者则以安置矿区大量社会富裕劳动力就业为目标，在全国就业形势较为严峻的局面下维护社会稳定。

　　第二次全国经济普查主要数据公报显示，截至2008年底，全国仅从事煤炭开采和洗选业的企业法人就有2.1万个，从业人员570.7万人。另据中国煤炭教育协会的抽样调查数据，2010年煤炭行业从业人员达550万人，其中规模以上煤炭企业安排就业510多万人。尽管对煤炭洁净转化、资源综合利用领域的从业人员数据缺乏有效统计，但可以预计，随着现代煤化工产业的规模化发展，致力于资源综合利用企业数量的增加，这一数字将出现显著增长。

　　再将目光从国内拓展至全球，我国煤炭资源在全球煤炭资源中同样具有举足轻重的地位。中国以煤为主的能源消费格局有助于降低其对进口石油的高依赖度，有助于维持世界能源供需平衡，保障世界能源安全。可以说，中国煤炭产业的稳定健康发展对稳定世界能源安全的作用日益凸显，中国煤炭的国际战略地位日益重要。

　　近年来，伴随我国煤炭产量的迅速提高，煤炭行业已形成较强的科技实力和雄厚的人才储备，全行业整体科技水平快速提升，正逐渐改变着人们对煤炭行业高危、粗放、脏乱差的传统认识。

　　然而科学发展煤炭行业的意义远不止如此。将实现煤炭科学开采作为有潜力的战略性新兴产业的重点和方向，对节能减排、提升国家竞争力、保障国家的能源安全具有重要意义，符合国民经济长远发展需要，对经济社会全局和长远发展都具有重大引领和带动作用。

　　因此，面向未来，煤炭行业必须抓住国家大力发展战略性新兴产业的有利契机，结合国家重大需求和行业发展需要，培育和发展有潜力的战略性新兴产业，推动煤炭行业的科技创新和技术进步，促进煤炭行业在向高科技行业转变之路上持续稳定快速发展，在国家战略性新兴产业中占据有利位置。这不仅是国家的需要，更是煤炭行业自身生存的需要。

　　我国深部煤炭资源地质赋存条件极其复杂，这使得我国煤炭深部科学开采长期面临深部煤炭资源的形成环境及其对煤层、煤质的控制，煤矿深部高地应力、高地温、高承压水体的分布特征，深部煤炭资源赋存条件高分辨探测理论与方法，以及深部煤炭资源开发综合评价理论与方法等关键问题。

　　为有效解决这些问题，煤炭行业亟待组织实施煤炭深部开采重大试验工程，重点研究和试验深部矿井开发地质评价理论与技术、深部矿井开采理论与技术、深部矿井开发设计理论与方法等工程，以期实现深部矿井开发中关键理论技术的突破，形成深部矿井开发成套技术与装备，建立起煤炭深部科学开采高端技术体系并将其作为煤炭行业战略新兴产业培育的基础平台，解决我国煤炭工业发展中急需解决的科技难题，推动我国深部煤炭资源的安全与高效开发。

　　作为一种高效、洁净的能源，煤层气开发和综合利用好处多多：不仅可以从根本上防止煤矿瓦斯事故，提升煤矿安全生产水平；还可以减少甲烷排放，缓解温室效应；更可以改善我国能源结构，增加洁净气体能源，带动相关产业发展。

　　实际上，我国连续发布了三个煤层气开发利用五年规划，在五年规划中，煤层气的勘探、开发、输送和利用以及科技攻关等内容做了详细规划，足以显示其在未来的战略意义。

　　第三，煤炭智能化开采技术是煤炭行业战略新兴产业的高端领域。煤炭智能化开采技术涉及我国战略新兴产业的多个领域，其有效发展可提高井下作业效率及资源回采率，更重要的是可显著降低矿工伤亡率及职业病发生率。

　　目前，我国以可视化远程遥控技术和智能化工况监控为特征的煤矿自动化、信息化技术研发刚刚起步，未来则可按照各产煤区的煤层结构情况及埋藏特点，分别研发相应的煤炭智能化开采技术。

　　目前我国主要煤炭生产省区多集中在生态系统脆弱的西北和华北地区，煤炭大量开采导致生态环境持续恶化，并随开采难度不断加大而加剧。同时，大量的煤系伴生资源在煤炭开采过程中被废弃，利用率非常低下，还因为长期堆积造成空气扬尘污染，携带有害有毒物质的淋溶水经地表径流及下渗造成地表水体及地下水污染，与日益严格的节能环保政策相背离。

　　因此，随着国家节能减排政策强制执行力度的加大，煤炭行业节能环保技术的市场需求也将迅速扩大，有望成为战略新兴产业的关注焦点。总体而言，研发、推广先进的煤矿区生态修复和治理技术、以降低矸石地面排放为目标的地下选煤及井下充填关键技术、煤系伴生资源高附加值利用技术、煤炭行业用能设备监控及系统优化技术等已经成为当务之急。

　　煤炭地下气化将传统采煤方法难以开采的劣质煤、薄层煤、急倾斜煤层、埋藏深度大于1000米、废矿区残留煤作为开发利用对象。在煤炭开发利用与环境保护的协调发展模式下，可提高煤炭的回采率，最大限度地提高煤炭利用水平和减少燃煤污染。

　　未来我国的煤炭地下气化发展重点在于新工艺开发、大型地下气化炉研制及大力度商业化推广应用。如果进展顺利，必将对煤炭行业节能减排、资源综合利用、煤炭安全生产和矿区生态环境改善发挥重要作用。

　　上述产业方向的积极发展，将极大提升中国煤炭行业整体技术水平，大幅度减少煤炭开采及加工利用对环境的不利影响，进一步提高煤炭资源利用效率，促进全行业和谐、可持续发展。同时，新一代信息技术、新材料等领域的发展将促进和服务煤炭行业技术和装备的进一步发展，煤炭领域高新技术和装备及相关新产业的发展，也将促进这些领域应用范围的进一步拓宽。■