4月底，山西省科研單位承擔的國家重點研發(fā)計劃“煤炭清潔高效利用和新型節(jié)能技術(shù)”3個重點項目在太原啟動。“做好碳達峰、碳中和工作”被列為今年的重點任務之一，山西省將自覺扛起碳達峰碳中和山西行動的政治責任，強化碳達峰、碳中和牽引作用，深化能源革命綜合改革試點，全力打好這場硬仗。在國家重點研發(fā)計劃5000多萬元經(jīng)費支持下，項目中各項低碳研發(fā)技術(shù)的突破將為山西省實現(xiàn)目標提供堅實支撐。

10年內(nèi)完成碳達峰 任務異常艱巨

今年山西省政府工作報告指出，2021年要實施碳達峰、碳中和山西行動。作為能源大省，山西當前煤炭消費量占到全省一次能源消費總量的80%以上。“‘十三五’時期是山西新舊動能轉(zhuǎn)換力度最大、成效最為顯著的一個時期，但碳排放總量仍居全國前列，10年內(nèi)完成碳達峰任務異常艱巨。”山西省社會科學院能源經(jīng)濟研究所所長韓東娥研究員認為，我省要實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標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、改善民生等一系列艱巨任務，經(jīng)濟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)濟發(fā)展模式、能源供應和消費模式等多維度發(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，增強工業(yè)固碳能力。中國科學院山西煤炭化學研究所研究員鄧蜀平認為，現(xiàn)代煤化工項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、聚氨酯等精細化學品和高端材料產(chǎn)品，大幅減少大氣污染和碳排放。

一邊要實現(xiàn)碳達峰、碳中和，一邊要經(jīng)濟社會發(fā)展，如何齊頭并進？科技是保障二者同時實現(xiàn)的關(guān)鍵，碳達峰、碳中和將檢驗并催生一系列科學結(jié)論、科學方法及技術(shù)創(chuàng)新成果。

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

當前，山西省煤炭利用正逐步向清潔化、大型化、規(guī)?；⒓s化發(fā)展，推動煤炭由單一燃料屬性向燃料、原料方向轉(zhuǎn)變，推進分級分質(zhì)利用，從而實現(xiàn)高碳能源低碳化利用。煤炭分級分質(zhì)梯級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。分級轉(zhuǎn)化技術(shù)是先從低階煤里提取出價值較高的油氣，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、費托合成的間接液化路線制取優(yōu)質(zhì)液體燃料和化學品是最主要的煤潔凈高效轉(zhuǎn)化途徑之一。雖然山西國百萬噸級煤制油工業(yè)化在技術(shù)指標、生產(chǎn)效率、能耗、運行規(guī)模等方面居世界領先地位，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隊承擔的“煤間接液化產(chǎn)品高值轉(zhuǎn)化技術(shù)及工業(yè)化”示范項目將深入研究費托合成低值產(chǎn)品活化和定向轉(zhuǎn)化的催化與反應工程科學問題，突破費托合成尾氣制芳烴、石腦油和輕質(zhì)柴油制高品質(zhì)航空煤油組分、費托合成蠟制高端潤滑油基礎油等核心技術(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。太原理工大學科研團隊將努力攻克煤泥、煤矸石等低熱值煤發(fā)電存在的燃燒效率低、低負荷時污染物排放難以控制、應對新能源電力的熱電調(diào)峰能力嚴重不足及燃燒副產(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，實現(xiàn)多能源互補，保證能源安全。”項目負責人、太原理工大學教授馬素霞表示。理工大將聯(lián)合清華大學、華中科技大學、華北電力大學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。山西河坡發(fā)電有限責任公司正高級工程師姜平領銜的科研團隊在這個大項目的基礎上，又分別設置“多元低熱值煤大容量高效清潔燃燒”“發(fā)電機組余熱梯級利用及靈活熱電聯(lián)產(chǎn)”“350MW機組低熱值煤靈活發(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)與應用”5個課題，通過解決3大科學問題，攻克5項關(guān)鍵技術(shù)、完成3項工程示范，最終實現(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。

加快能源革命步伐，為實現(xiàn)碳中和目標貢獻山西力量

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)，對山西實現(xiàn)“碳達峰”和“碳中和”目標具有舉足輕重的作用。他認為，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)，建設高技術(shù)攻關(guān)、產(chǎn)業(yè)、應用的項目集群。

韓東娥認為，碳達峰、碳中和目標下，山西作為能源大省，電力輸出大省，必須加快能源革命步伐，努力擺脫對化石能源的依賴，要在滿足經(jīng)濟與民生對能源需求、經(jīng)濟上合理且安全穩(wěn)定的前提下，推動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，為我國實現(xiàn)碳中和目標貢獻力量。

一是控制煤炭消費量和碳排放量。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，減少煤炭消費能為碳中和目標貢獻巨大力量。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，積極推進煤炭清潔高效利用，努力介入和推動碳捕捉、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。煤電在“十四五”及較長一段時期內(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)展要在嚴控煤電規(guī)?；A上，走清潔、高效和靈活的道路，引導煤電從電量供應主體逐步轉(zhuǎn)向容量供應主體，加強調(diào)峰調(diào)頻、輔助服務等功能，保障電力供應和系統(tǒng)安全，持續(xù)減少碳排放。

三是加快發(fā)展風電、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，更需要認識到新能源對靈活調(diào)節(jié)能力的要求和對電力系統(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)脫碳進程。

四是加強綜合能源服務。綜合能源服務利于提高能源生產(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，緩解對于化石能源的依賴。