“双碳”目标下煤炭与新能源的优化组合方式、挑战与建议

能源结构低碳转型需要立足以煤为主的基本国情,推动煤炭与新能源优化组合发展,但我国煤炭与新能源优化组合利用还处于初级阶段,组合方式、耦合利用的空间及途径尚不明确。从电力系统内的协调调度、煤炭与新能源耦合利用两个视角探讨了煤炭与新能源的优化组合方式,并分析了“双碳”目标下不同发展阶段可能面临的新型电力系统建设、多能源系统耦合互补等挑战,最后从顶层设计、系统协同、技术创新、政策保障等角度提出了针对性的对策建议,为推动煤炭与新能源优化组合提供了思路。     

“双碳”战略下煤炭及选煤行业的应对建议

为明确“双碳”战略下煤炭行业形势及发展方向,探索煤炭企业尤其是选煤企业的应对方法,从我国的能源资源禀赋、能源安全及绿色能源的现状等方面进行了相应分析和论述。分析认为：煤炭在全球一次能源消费中占比相对稳定;我国“富煤、缺油、少气”,石油、天然气对外依存度高,安全风险高,而水电、核电、风电、太阳能、地热能等绿色能源则受自然灾害的影响严重,且目前储能技术发展程度不足;此外,中国经济的高质量发展也需要煤炭作保障。因此,煤炭仍将是我国能源的“稳定器”和“压舱石”,而煤炭清洁、低碳的发展路径可概括为绿色智能开采—智能清洁加工—清洁高效利用。从企业层面讲,煤炭企业要增强危机意识,积极谋划企业战略定位、产业结构以及经营模式,如使产品向化工、碳基新材料等方向转变,形成专业优势和产业互补优势,同时也应认真对待碳治理工作,重视并开展碳交易,以对冲排放成本。从行业层面讲,选煤为煤炭的清洁高效利用提供了保障,可助力企业减少政策风险和环保成本,提高企业产品质量及市场竞争力,仍将大有可为,同时,选煤行业应重视企业的转型发展,如由生产型向经营型转变,也要增强技术创新、大力发展第三方服务等等,以更好地应对“双碳”战略下...     

“双碳”战略下煤炭公路运输智能化方案研究

针对煤炭行业物流运输环节存在的管理混乱、信息化水平低、煤炭接卸效率低等问题,对煤炭物流运输环节的公路运输进行了研究,利用物联网、RFID、5G网络等先进数字技术,设计出包含煤仓自动配煤、无人智能磅站、运输路线优化与在途监控、终端煤炭接卸以及平台智能管理的煤炭行业智能化物流方案,该方案可以实现无人值守过磅、运输在途监控、数字甩箱等低碳高效化运输及卸载,从而实现在契合当前国家相关政策方向前提下和“双碳”战略背景下,煤炭公路运输全方位、全流程的管理智能化、运输低碳环保、设备机械化等现实目标,以及降本增效的企业运营目标。     

“双碳”目标视域下甘肃省碳排放特征分析

为了有效应对碳排放引起的温室效应和气候变化,我国率先提出了“3060双碳”目标,为各省区经济增长和生态治理提出了新的机遇和挑战。文章在“双碳”目标视域下,根据《甘肃省统计年鉴》2009年—2021年的国民生产总值、人口数量、能源消耗情况等统计数据,运用碳排放估算公式对甘肃省的碳排放量、碳排放强度、人均碳排放量、三次产业碳排放特征等进行了计算分析,得出了甘肃省碳排放量整体仍呈上升趋势,碳排放强度却呈下降趋势,人均碳排放量也呈缓慢增长趋势的结论。在产业碳排放方面,工业和制造业的碳排放量明显高于其他行业,第二产业的碳排放量和碳排放强度均明显高于第一和第三产业。而产业碳排放强度在2013年出现了1个分水岭,2013年之前,第三产业的碳排放强度大于第一和第二产业,2013年之后,第二产业的碳排放强度大于第一和第三产业。研究结果表明：甘肃省的碳排放主要集中在第二产业,以重工业为主的产业结构将会持续,在“双碳”目标视域下,甘肃省的碳减排重点和措施应关注第二产业的产业结构调整和优化。     

“双碳”目标下我国煤炭资源开发布局研究

围绕“双碳”目标和碳达峰前后能源供给安全保障,从全国及区域角度分析了煤炭消费的现状与趋势,并对煤炭需求进行了预测;通过构建煤炭供需平衡分析模型,分析了我国煤炭供需趋势。认为,全国现有煤矿产量在2030年后将快速衰减,不能满足碳达峰后煤炭消费峰值平台期的煤炭需求,需要在此之前累计在晋陕蒙新等重点区域新建9亿t/a煤炭产能;同时,认为要缓解2050年后煤炭产能过剩压力,中短期可通过产能核增方式代替一部分新建产能,并在中远期持续推进煤炭清洁高效利用,拓展煤炭消费空间,提高我国能源总体自给率、缓解油气进口压力。研究得出,2020-2035年期间,东部煤炭产量将下降60%,中部将下降36%,西部将上升;未来煤炭开发潜力主要集中在晋陕蒙新,4省区现有规划煤矿产能占全国的86%。     

“双碳”目标下矿山生态修复减排增汇措施研究

“双碳”目标下,我国矿山生态修复市场将迎来爆发式增长,其一方面能使矿区生态系统的功能得到恢复,另一方面还可以有效提高矿区生态系统的碳汇水平。在分析矿山生态修复领域减排增汇实施现状的基础上,从地灾治理、土壤改良、植被重构、矿区固废、能源资源化利用等方面对矿山生态修复领域减排增汇措施进行了深入分析,并研究了碳汇能力巩固技术;阐述了开展矿区自身能源循环利用、引进并发展新能源助力减排增汇等措施;简要介绍了技术固碳和生态固碳的减排增汇效果。     

“双碳”目标下江苏省碳平衡潜力预测研究

核算江苏省碳排放与碳吸收量,预测其未来碳平衡潜力,为推进我国“2030碳达峰、2060碳中和”战略目标及落实全国生态文明建设提供参考。从省级层面选取江苏省为研究对象,建立碳平衡潜力预测指标体系,根据1996—2019年碳排放量核算数据,在碳排放影响因素LMDI分解的基础上,构建改进的STIRPAT模型并设置9大情景,分别预测2020—2060年江苏省碳排放量。同时引入灰色GM（1,1)模型预测江苏省未来生态碳吸收量,根据预测结果,分析其2004—2060年碳平衡变化趋势。结果显示：1)江苏省碳排放增长迅速,人口规模、人均收入及能源结构是主要增碳因素,能源强度及碳排放强度是重要抑碳因素,根据STIRPAT模型预测结果,可将9种情景按碳达峰量及碳达峰时间分为高碳-高增长、中碳-中增长及低碳-低增长三大组合,其中低碳—低增长组合的最优情景3可实现2029年最早碳达峰,峰值为33 003.86万tCO2,2060年碳排放将下降至24 274.19万tCO2;2)碳吸收量预测将缓慢增长,于2053年突破3 000万tCO2的吸收量,2060年碳吸收量将达3 095.584万tCO2;3)江苏省未来实现碳平衡将存在时间滞后危机,碳平衡缺口预测将在2029年达到30 286.03万tCO2峰值,2060年下降至21 178.60万tCO2,碳平衡压力指数将从2025年的最大值12.16下降至2060年的7.84,需承担较大减排压力。由此可知,江苏省生态吸碳能力有限,即使按最优情景3预测分析,未来实现碳平衡依然面临严重挑战。据此,从碳排放、碳吸收与碳平衡3个方面提出相关政策建议,即调整能源高碳结构,加强绿色科技创新,降低碳排放量;积极推进绿地化建设,保护自然环境系统,增强生碳吸收能力;协同发展绿色减排与技术固碳,缩小碳失衡缺口,减轻碳平衡压力等,助力实现我国2060碳中和。     

“双碳”目标下煤矿企业转型发展路径探析

煤矿企业转型发展是实现“双碳”目标的重要内容和必由之路。从“双碳”目标要求、能源结构优化需要和生态文明建设要求方面,分析了煤矿企业转型发展的意义和必要性。分析了转型发展面临的机遇和挑战,指出目前煤矿企业存在产能结构不优、生产中瓦斯排放造成的碳排放较高、矿井关闭退出路径不明、低效刚性生产模式及人才队伍与高质量发展需要存在较大差距等问题,并针对性地提出通过优化企业产能结构、推进煤炭低碳生产、充分开发利用退出矿井资源、加强人才建设体制改革等转型发展路径建议。     

“双碳”目标下“拉闸限电”引发的中国能源供给的思考

能源是关系我国经济社会发展全局的大事,保持能源长期稳定充足供给始终是一个必须高度重视的重大战略问题。当前国内外能源供需形势相对紧张,煤炭、天然气、电力等能源价格大幅上涨,但从较长时间看,能源供需形势较为宽松,供大于求的局面将持续较长时间。煤炭、石油等高碳能源消费量将持续下降,天然气、可再生能源消费量将大幅增长。近期"拉闸限电"现象提醒我们,要科学有序推进"双碳"目标的实现,但也不能因为"拉闸限电"而因噎废食,实现"双碳"目标的时间表不会改变,如何实现"双碳"目标是战术问题,需要我们付出异常艰苦的努力才能实现。本文通过剖析我国"拉闸限电"原因,分析国内外能源供需形势,提出"双碳"目标下中国能源供给的方向,主要政策建议:一是探索实现"双碳"目标的路径和方法;二是加快构建油气国内国际双循环新发展格局;三是调整油气资源管理思路,放缓油气勘查区块的退减节奏;四是加快发展非化石能源,优化能源结构;五是力争主导亚太区域油气贸易规则制定。     

“双碳”目标下塔拉壕煤矿绿色矿山创建实践

简要介绍了煤矿企业绿色矿山建设整体现状;立足“双碳”目标,具体阐述了塔拉壕煤矿绿色低碳转型发展的具体实践。该矿坚持绿色发展理念,不断加大科技创新力度、推动清洁生产、加快智能化建设,强化了矿井水、瓦斯等资源的综合利用,加强了矿区复垦绿化,推进了生态光伏产业建设,很好提升了矿区生态建设水平。     

“双碳”视角下露天建材矿山碳排放周期研究

“双碳”目标的提出是我国生态文明建设的必然要求。露天建材矿山是建材产业原料的重要来源之一,同时也是建材行业碳源和潜在碳汇之一,分析露天建材矿山碳排放规律,对实现建材行业“双碳”目标具有重要意义。通过分析露天建材矿山碳排放要素,研究矿山生态系统碳汇能力和碳排放量,构建了露天建材矿山净碳排放量模型。露天建材矿山生态系统净碳排放量呈现先增后减的趋势,峰值一般出现在矿山服务期的中后期,峰值和达峰时间与矿山边坡占比呈负相关,零点一般在生态复绿阶段出现,此后进入负值阶段。根据矿山生态系统净碳排放量将矿山碳排放周期分为碳达峰、碳减排（含碳中和）以及碳归零三个阶段。结合鄂西某建材矿山验证了模型的适用性,研究成果对于研究建材行业碳排放具有一定的参考作用,同时对于露天建材矿山生态复绿、绿色矿山建设也有一定的指导作用。     

我国煤炭洗选加工现状与发展思考

结合我国煤炭洗选加工现状,阐述了“双碳”战略与能源消费变化背景下发展洗选加工必要性,分析了我国煤炭洗选加工面临问题与存在不足,提出了拓展从业范围、完善管理机制、上下游协同联动与科学工艺选择与组合等发展建议,旨在提高煤炭洗选加工效率,降低能耗,促进洗选加工低碳、高效发展,助力“双碳”战略目标顺利实现。     

“双碳”背景下江西省某白钨矿选矿试验研究

江西省某白钨矿在“双碳”背景下,围绕节能减排和节约土地(林地)资源为目的进行选矿试验研究,通过采用XRT分选粗抛废石、螺旋溜槽+摇床分级重选抛尾砂,实现粗抛早抛,废石、尾砂总产率为87.67%,WO₃品位降为0.04%,粗抛早抛可以降低选矿作业能耗30%左右,粗抛早抛效果显著。摇床精矿和细泥采用浮选工艺流程,取得选矿指标(全矿)为：钨精矿1：产率0.31%、WO₃品位75.20%,WO₃回收率为56.32%；钨精矿2：产率0.18%、WO₃品位46.10%,WO₃回收率为20.05%。WO₃总回收率达76.37%,选矿效果良好。对粗抛早抛的废石和尾砂进行综合利用分析,废石满足建筑用碎石的要求,尾砂满足机制砂特细砂要求。经估算,通过对废石和尾砂综合利用,大约节约土地(林地)16公顷,节约陆地碳汇1684.64 tC,”双碳”效果明显。     

“双碳”目标下煤炭开采扰动空间CO2地下封存途径与技术难题探索

煤炭作为我国主体能源地位短期内难以改变,但煤炭工业发展面临着“碳达峰,碳中和”目标的新挑战,积极推动煤炭资源绿色开采与低碳利用,充分发挥煤炭安全供给的兜底作用,是保障国家能源安全的重大现实需求。而CO₂排放是煤炭工业可持续发展面临的最大制约,探索大规模、低成本CO₂封存技术是煤炭资源低碳化利用必须面对及破解的难题。在对煤层自然封存CO₂和CO₂气藏赋存地质条件研究基础上,探讨和展望利用煤炭开采、地下气化及原位热解等形成的扰动空间进行CO₂地下封存的技术途径,并明确了实现CO₂地下高效封存的必备条件：（1）煤层上部存在不受开采扰动影响的地质密闭层是实现煤矿扰动空间CO₂封存的先决要求;（2）构建功能性充填空间是实现CO₂地下封存的核心工作;（3）由功能性充填体围限的碎裂岩体、气化煤灰及热解半焦等封存载体物性特征是影响CO₂封存量及封存效果的重要因素。据此,剖析了进行CO₂...     

“双碳”目标下统筹能源安全与低碳转型的我国能源系统演化趋势与路径研究

研究未来我国能源系统如何演化,探索“双碳”目标的实现路径具有重要意义。以宏观社会经济和重点用能行业发展分析为基础,以国家关于经济和能源等中长期规划为关键边界条件,综合考虑“安全、经济、环境”的能源发展需求,面向“双碳”目标,创新性地提出了中国能源系统预测优化模型(CESFOM),回答了能源绿色低碳转型若干重大问题,对我国中长期能源消费情况、能源供给情况、“双碳”目标实现路径等重点内容开展了深入研究。结果发现：我国能源活动碳排放预计在2029年前后达峰,峰值为109亿t左右,到2060年降至22亿t左右,届时可通过碳捕集、利用与封存技术(CCUS)和林地碳汇共同作用实现能源活动碳中和;一次能源消费总量预计在2033-2035年达峰,相比碳排放达峰要晚4～6 a,峰值为52亿～54亿t标煤(电热当量法),较2020年有6亿～8亿t标煤增长空间,到2060年逐步降至32亿t标煤左右;煤炭消费量预计在2028年达峰,峰值为45亿t商品煤,2035年前始终保持在40亿t商品煤以上,仍然发挥着能源安全压舱石和稳定器作用,到2060年降至8亿～10亿t,主要用于发电、供热和化工。煤电装机和年利用小时...     

煤炭清洁高效利用的探索与发现

现阶段煤炭在我国仍然是极为主要的能源,其成本比较低廉,但利用率相对低下、燃烧后污染性相对偏高。因此,我国必须提升煤炭的清洁度与利用率,这是确保能源安全、完善能源结构、提升环境质量的重要措施,也是推进中国能源消费革命的重要组成部分。从煤炭利用引起的环境问题着手,使用科技创新的手段,通过综合分析研究的方法,从燃煤烟气净化、提高原煤洗选率、发展更高效更洁净的燃烧技术、合理选择燃烧方式、提升煤炭品质等角度,分析了实施何种策略能够将煤炭燃烧所释放的烟气污染物减到最低,从而实现对煤炭的清洁高效利用。     

“双碳”目标下山东能源集团煤化工产业高质量发展路径研究

以煤为基础的化工产业是山东能源集团六大主导产业之一,为更好地推动“双碳”目标下煤化工产业向高端化、多元化、低碳化发展,加快推动现代煤化工全产业链模式升级,介绍了山东能源集团煤化工产业发展现状以及近年来煤化工领域依托企业、科研单位的主要技术成果及其应用情况,分析了山东能源集团煤化工发展过程中存在的主要问题。结合习近平总书记在陕西榆林“9·13”讲话精神,从“拓展产业链、提升价值链”“优化产业区域布局”和“科技研发与成果转化”3个方面阐述了山东能源集团“十四五”期间煤化工高端化、多元化、低碳化的发展路径,介绍了煤气化技术创新与集成、高端化煤化工产品开发、新能源技术、节能环保新技术等重大科研攻关方向,并为煤化工产业的高质量发展提出指导性建议。     

双碳背景下煤炭安全区间与绿色低碳技术路径

“双碳”目标的提出给煤炭行业绿色低碳发展带来了新挑战和新要求。针对煤炭开发利用全生命周期过程中“煤基固废-CO₂”双重近零排放的要求,通过探究煤炭开发利用过程中的碳排放源,结合现有充填开采技术,提出了以“煤基固废-CO₂”近零排放为核心的协同充填封存技术构想,以实现煤炭开采与“煤基固废-CO₂”充填封存的“内部闭圈消化”。基于矸石零排放研究团队相关成果,提出了三类功能性充填材料,其中第一、二类充填材料可控制覆岩移动和构筑充填单元体,形成以煤层底板、充填体、煤柱及上覆顶板为边界,地质盖层为最后屏障的CO₂地下封存空间;第三类充填材料可与CO₂发生化学反应,实现对CO₂的矿化封存。基于此,分析了“煤基固废-CO₂”协同充填封存的关键问题：煤层赋存地质条件评价;CO₂封存空间稳定性控制;CO₂封存能力估算;CO₂充注效果监测与调控;CO₂封存安全风险应急处理。该构想的提出可为我国煤炭行业低碳绿色发展提供新思路。

     

“双碳”目标下赋煤区新能源开发——未来煤矿转型升级新路径

“双碳”目标下我国能源结构正加速转型升级,以太阳能、风能、地热能等为代表的新能源正逐步替代传统煤、油、气等化石能源。推动煤炭和新能源优化组合是实现“双碳”目标提出的新要求,也是未来煤矿绿色低碳转型的重要路径。分析我国赋煤区能源分布特点,发现以煤为主的化石能源分布区域,往往也是太阳能、风能、热能等新能源富集区,适宜于在赋煤区大规模开发新能源。研究结果如下：(1)提出了赋煤区全生命周期能源开发理念,将赋煤区能源发展历程划分为煤炭、煤炭与新能源优化组合、新能源3个阶段,并搭建了赋煤区新能源开发总体架;(2)在太阳能开发方面,基于赋煤区与太阳能资源富集区的重叠关系对赋煤区太阳能理论储量与开发潜力进行评估,提出了分布式/集中式光伏发电、太阳能热利用和太阳能制氢等光化利用耦合的太阳能分级综合利用方案,实现太阳能多元高效转化与利用以及与煤炭资源的协同开采;(3)在地热能开发方面,基于赋煤区与地热能资源富集区的重叠关系对赋煤区地热能开发潜力进行评估,结合矿井地热形成机理、分布规律和矿井采掘情况,构建深部矿产资源与地热资源协同开发系统,形成包含矿井热水型、岩温型、混合型的矿井地热能分级开采与热用户梯级利...