“一个不可改变的事实是，从现在开始到2050 年，我国能源消费仍然以煤炭为主， 煤用于发电的比例也将越来越大。因此，大幅度减排二氧化碳主要靠煤的清洁低碳利用。”5 月22 日，中国工程院院士、清华大学教授倪维斗在华北电力大学发表了上述观点。第五期“能源大讲堂”在此举办，作为主讲人，他作了主题为“中国煤炭清洁高效利用之路”的演讲。
在大众将目光主要集中于风能、光伏等新兴能源的时候，他提醒大家，要实现低碳发展的目标，传统煤电的清洁利用同样值得注意，甚至更为重要。
多联产技术或为煤炭清洁高效转化最优途径
雾霾的肆虐让我国不得不重视大气污染治理问题。研究表明，能源消费是造成雾霾天气的直接原因，大量燃煤供暖、汽车尾气及燃煤发电加重了环境负担。
对此， 倪维斗表示：“当前，能源与环境形势严峻， 我国已被逼到‘墙角’，石油对外依存度不断升高，每年排放的二氧化碳已达70 亿吨，为世界第一。”中国正处于二氧化碳排放的上升期， 面临国际上对我国二氧化碳排放峰值出现时间和绝对值的要求， 在已经大力强化节能以及发展核能和可再生能源的条件下， 未来我国在碳减排上仍将处于被动状态。
据了解，煤炭是中国最重要的能源， 生产和消费的数量大、比重高，短期内难以替代。尽管燃煤发电在我国发电结构中所占比例逐年下降，但同时，煤用于发电的比例则有望从目前的50%上升到70%以上，这样发电用煤的绝对量增加会更大，燃煤发电现在是、将来仍是我国能源的主力。煤炭的清洁利用势在必行，清洁煤电更是如此。
在倪维斗看来，在发电领域，实现煤炭清洁高效转化有两种途径，分别是实施先进的煤炭发电技术和实施煤基多联产能源系统技术(以下简称“多联产技术”)。前者旨在进一步提高能效，减少排放，目前实现路径包括发展发电效率更高的超超临界机组、IGCC(整体煤气化联合循环发电系统)等;后者则是通过系统过程集成， 达到物质和能量多维度梯级利用。
倪维斗认为，应用较广的燃煤超超临界蒸汽发电技术不一定是煤高效利用的唯一重点方向， 因为其从技术、经济、常规污染物的脱除、二氧化碳的减排上都具有一定先天性的缺陷。这也是欧盟从1998 年就开始开展的AD700 计划至今未商业化的原因所在， 该计划目标就是开发出蒸汽参数达37.5 兆帕、700℃(主蒸汽)/720℃(再热蒸汽)左右的超超临界发电机组， 将机组发电净效率提高到52%~55%。仅从经济性上来看， 超超临界机组在制造时需要使用大量昂贵的合金材料。据倪维斗介绍， 我国28兆帕、600℃超超临界参数锅炉所用的材料P91、P92 就主要靠进口，100万千瓦级机组锅炉成本约5 亿元，其中2.5亿元用于进口材料。而且，目前已运行的超超临界锅炉已发生过热器蒸汽侧管道较严重的腐蚀问题，其机理不明。若要进一步提高蒸汽温度和相应压力， 在材料方面会有更高的要求， 这种高级合金的每单位装机所用数量是相对比较大的，材料的价格是一大关键。
而IGCC技术由于单位装机投资较大，首套造价在12000 元/ 千瓦，所以若只用于发电，在经济上有较大问题，暂不适合推广。在我国，仅华能集团在天津建成一套20 万千瓦的IGCC电站。
“多联产技术是中国二氧化碳减排的战略方向。它以煤气化技术为核心，通过化工合成与动力生产过程的集成耦合，实现煤炭物质和能量的梯级转化与利用。该技术具有捕捉二氧化碳的天性，是实现未来二氧化碳捕捉和埋存的有效途径，且经济效益和环保性能优，对于我国乃至世界的煤炭清洁利用都具有非常重要的战略意义。”倪维斗表示，最重要的是，多联产技术不需要特殊的技术突破,;同现有技术是连贯一致的，在煤的清洁高效利用方面电化共轨有很大潜力，是重要方向。
据他介绍，多联产产品包括城市煤气、电力、热/ 冷、液体燃料、化工产品、氢气等。综合考虑能量利用和物质转化水平因素，无变换、一次通过的串联系统性能最优， 效率可以达到45.5%。而且，随着技术的进步， 多联产技术的能效可以进一步地提升， 如高温合成气净化技术可将效率提升到49.3%， 离子膜分离制氧技术可提升至50.1%， 1700℃燃气轮机技术可达到53%， 水煤浆预热技术则更将效率推升至57.3%。
CCUS不可少在努力实现燃煤发电过程效率不断攀升的同时，倪维斗强调，煤的高效清洁利用最终也离不开二氧
化碳的捕集、利用与封存(以下简称“CCUS”)。他认为，我国现代化的能源发展战略必须从现在开始考虑将来中国分阶段减排二氧化碳的问题。如果继续按传统技术模式发展，将导致环境、能源安全、温室气体排放等一系列困难。
“实施煤炭现代化战略刻不容缓。目前正值新一轮电力建设高潮，现在兴建技术锁定的电厂将决定2020 年及以后的煤炭利用模式。错过这一时期， 今后实施煤炭现代化战略将更为困难。我国的CCUS 战略应该按照我国国情实施， 走自己的路，不要受到国外的影响。”倪维斗表示，我国的CCUS 战略目前已有很大的潜力， 关键在于如何全面统筹安排、协调管理。
“我国实施CCUS战略应从易到难，积累经验，逐步推进”。他建议，我国可从三个阶段考虑实施CCUS战略。第一阶段，利用从天然气中分离出来的二氧化碳强化石油开采及回收煤层气;第二阶段，在煤化工中实施二氧化碳捕集、利用与封存;第三阶段才是在直燃煤电厂中实施CCUS，因为这是个耗能工程，比煤化工中的CCUS困难得多，可使发电效率出现较大降低，并大幅推高发电机组投资成本和发电成本。
