自2020 年9 月以来，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论、气候雄心峰会、“达沃斯议程”、领导人气候峰会等国际国内重大会议上多次宣布或强调我国二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和。2021 年9 月，中共中央、国务院发布《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》；2021 年10 月，国务院印发《2030 年前碳达峰行动方案》，推进碳达峰碳中和目标任务实施。碳达峰碳中和目标已成为我国社会共识，不仅是负责任大国对国际社会的庄严承诺，更是推进我国经济高质量发展的国家战略，将推进经济社会广泛而深刻的系统性变革。能源领域是我国碳排放的主要来源，碳达峰碳中和目标要求着力提高能源利用效率，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，将我国的发展建立在高效利用资源、严格保护生态环境、有效控制温室气体排放的基础上，推动我国绿色发展迈上新台阶。

▲ 2011～2020 年我国电力结构

煤炭生产消费的碳排放占我国碳排放量的65%左右，是碳减排碳中和的关键所在。2021 年上半年的一段时间，出现了运动式“减碳”，片面强调零碳方案、零碳社区、零碳行动等“去煤化”和“煤炭退出”，甚至有“退出化石能源”的舆论和社会冲击，不切实际地过早限制煤炭消费，过快限制煤炭产能产量增长。以致2021 年下半年，我国煤炭供应持续紧张，环渤海5500kcal动力煤市场价格一度超过2500 元/t，多地出现拉闸限电，对经济社会发展造成了严重影响。严酷的现实充分表明，我国经济社会所处发展阶段和以煤为主的能源资源禀赋，决定了当前和未来相当长一段时间内，我国经济社会发展仍将离不开煤炭。2021年12 月，习近平主席在中央经济工作会议上强调“传统能源逐步退出要建立在新能源安全可靠的替代基础上。要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用”。2022 年1 月，习近平总书记在中共中央政治局第三十六次集体学习时再次强调“减排不是减生产力，也不是不排放，而是要走生态优先、绿色低碳发展道路，在经济发展中促进绿色转型、在绿色转型中实现更大发展。要坚持统筹谋划，在降碳的同时确保能源安全、产业链供应链安全、粮食安全，确保群众正常生活”。2022 年3月，习近平主席参加全国两会内蒙古代表团审议时进一步强调“富煤贫油少气是我国的国情，以煤为主的能源结构短期内难以根本改变。实现‘双碳’目标，必须立足国情，坚持稳中求进、逐步实现，不能脱离实际、急于求成，搞运动式‘降碳’、踩‘急刹车’。不能把手里吃饭的家伙先扔了，结果新的吃饭家伙还没拿到手，这不行。既要有一个绿色清洁的环境，也要保证我们的生产生活正常进行”。在2030 年前的近10 年碳达峰过程中，在2060 年前的近40 年碳中和过程中，仍需要煤炭发挥基础能源作用，做好经济社会发展的能源兜底保障。在保障能源安全稳定供应的同时，实现低碳、零碳，甚至负碳，是煤炭面临的现实挑战和机遇。

实现碳达峰碳中和的国家战略目标任务，一定要立足国情，立足我国的能源资源禀赋，立足我国两个一百年的奋斗目标，来谋划未来部署。我们认为，应以实现碳中和为目标，以实现高质量发展(生产力增长)为主线，以碳中和技术攻关为突破点(为王)来统筹协调实现我国的“双碳”目标和碳中和战略，并以碳中和目标和高质量经济发展(生产力)来促进我国碳中和技术创新的自立自强。

碳中和目标下我国能源发展应该重点落在碳中和技术创新上，即应大力发展节能技术，提高能源利用效率，减少能源增量；大力发展新能源技术(“风电/光电+储能”技术等)，优化电力结构；大力发展低碳清洁煤炭开发利用(“清洁煤电+CCUS”技术等)；大力发展少碳-用碳-零碳能源原理创新与颠覆性技术。

碳中和应以技术为王，因而碳达峰碳中和目标实现应以控制排放和提高能源利用效率为主，来倒逼碳中和技术进步，促使我国碳中和技术处于国际领先地位。我国SO₂ 减排历程充分说明了减排不是简单地减少煤炭使用，而是要以政策倒逼技术进步，以先进技术推进减排。因此，我们多次提出“清洁能源应不论出身，只论排放”(谢和平，2014 年全国两会、2017 年中美绿色能源高峰论坛)，应将国家“双控”(控能源消费强度、控能源消费总量)政策调整为控能源利用的CO₂ 和污染物排放量低于多少(即最高限值)、控能源利用效率应高于多少(即最低限值)(谢和平，2014 年全国两会、2021 年中国工程院拉闸限电问题分析及对策讨论会)。

我国SO₂ 减排实践为实现碳减排进而

如期实现“双碳”目标提供了成功经验

20 世纪90 年代，我国由于燃煤粗放等原因导致了严重的酸雨污染问题。一些地区燃用高硫煤，燃煤设备未采取脱硫措施，致使SO₂排放量不断增加，由城市局地污染向区域性污染发展，出现了大面积的酸雨污染。1995 年，我国煤炭消费量12.8 亿t，SO₂ 排放量2370 万t，酸雨污染面积高达300 多万平方千米，是继欧洲、北美之后的世界第三大酸雨区。

针对酸雨污染问题，国家连续出台了一系列政策措施推动SO₂ 减排。1995 年8 月，国务院批准将已经产生、可能产生酸雨的地区或者其他SO₂ 污染严重的地区划定为酸雨控制区和SO₂ 污染控制区；1996年8 月，国务院发布《关于环境保护若干问题的决定》，提出实施包括SO₂ 在内的污染物排放总量控制；此后逐步严格排放标准、收缩排放总量控制限值，以政策倒逼燃煤污染物控制技术进步，既破解了我国酸雨问题，同时倒逼我国的除尘脱硫技术发展到世界领先水平。

从减排措施和减排力度上，可将我国SO₂ 减排划分为三个阶段：

第一阶段(1995～2000 年)。限期淘汰列入国家和地方淘汰名录的技术落后小煤电、小锅炉等；推动条件合适的小火电机组改造为热电联产、综合利用机组，实施先停后改，并按项目审批程序报批环境影响评价等有关文件，落实污染物总量控制指标。同时电力管理部门、物价部门等管理部门加强监管力度，采取下达解网通知，取消其上网电价等强制措施。通过小煤电、小锅炉淘汰改造，该阶段我国煤炭消费量虽然增长6.0%，但SO₂ 排放量下降超过10%。

第二阶段(2000～2010 年)。实施已有燃煤电厂规定期限建设烟气脱硫设施、新建燃煤电厂同步配套烟气脱硫设施等措施，加快燃煤电厂脱硫设施建设与配套，同时实施连续在线监测，要求所有电厂必须安装烟气连续在线监测仪器，监测燃煤机组SO₂ 等污染物排放。通过这些措施实施，该阶段我国煤炭消费量增长157.2%，但SO₂ 排放量仅增长9.5%，并实现SO₂ 排放达峰(2006 年，2588.8 万t)后稳步下降。

第三阶段(2010～2020 年)。对燃煤电厂SO₂ 排放控制越发严格，出台了《火电厂大气污染物排放标准》《煤电节能减排升级与改造行动计划(2014－2020 年)》《全面实施燃煤电厂超低排放和节能改造工作方案》等多项政策，要求所有具备改造条件的燃煤电厂力争实现超低排放，要求在基准含氧量6%条件下，SO₂ 排放浓度不高于35mg/m³。通过持续研发并应用燃煤SO₂ 超低排放技术，86%的燃煤电厂实现了包括SO₂在内的常规污染物超低排放。该阶段我国煤炭消费量增长15.8%，而SO₂排放量下降了近80%。

碳达峰碳中和是刚刚提出来的新命题，煤炭相关基础研究和技术储备不足，短期内还未能展现碳减排碳中和的潜力。习近平主席2021 年9 月13 日在榆林视察时指出“煤炭作为我国主体能源，要按照绿色低碳的发展方向，对标实现碳达峰、碳中和目标任务，立足国情、控制总量、兜住底线，有序减量替代，推进煤炭消费转型升级。”“把加强科技创新作为最紧迫任务，加快关键核心技术攻关”。逐步强化的政策措施将倒逼煤炭从以往的鼓励性自主碳排放控制转向政策硬约束的强制性碳减排碳处置，加大加快煤炭开发利用减碳、用碳、固碳、零碳、负碳等技术研发应用。可以预见，碳中和“技术为王”的科技创新必将为煤炭碳中和提供全新的、可行的解决途径。事实上，四川大学、深圳大学等自2011 年就开始探索碳中和新原理新技术攻关，包括低能耗CO₂ 捕集新原理新技术、CO₂ 矿化发电颠覆性技术、CO₂ 能源化资源化利用催化转化技术、零碳排放的直接煤燃料电池发电技术、中低温地热发电未来技术、海水直接制氢新技术等零碳能源技术。

▲ 近零碳排放的直接煤燃料电池系统原理示意图

系统分析美国、德国、英国、日本等发达国家碳达峰前后现代化进程、能源消费、碳排放强度等基本特征和变化规律表明，在工业化阶段和现代化前期阶段，能源消费弹性系数仍维持在较高水平，在人均GDP达到3 万美元之前，经济增长很难与能源消费脱钩，即经济增长必须需要能源消费总量的增加来支撑。除了1978 年、1981 年、2003～2005 年等异常年份外，改革开放以来我国能源消费弹性系数一直维持在0.5 左右，充分显示了我国经济增长与能源消费唇齿相依的关系。我国还处于社会主义初级阶段，现代化水平与美国等发达国家还有较大差距，现代化进程的持续推进仍然需要较大的能源消费总量支撑，相当长一段时间内经济增长还无法与能源消费脱钩。鉴于化石能源资源禀赋和可再生能源的不稳定性，煤炭仍将是我国新时代构建清洁低碳安全高效能源体系的“稳定器”和“压舱石”，是实现伟大复兴中国梦的可靠能源安全保障。

自2015 年以来，我们开展了“煤炭绿色开发利用与煤基多元协同清洁能源技术革命研究”(中国工程院咨询研究项目2016-XZ-10)、“煤炭革命与区域经济社会生态环境协同发展研究”(中国工程院咨询研究项目2018-XY-21)、“缓解油气对外依存度的煤炭作为”(中国工程院咨询研究项目2019-XZ-54)、“煤炭与新能源协同发展研究”(国家能源局研究项目)、“我国煤炭科学产能支撑能力和可持续发展战略研究”(中国工程院咨询研究项目2020-XZ-11)、“‘清洁煤电+CCUS’技术经济性优化与竞争性研究”(中国工程院咨询研究项目2022-XZ-32)等多项项目研究，推进煤炭行业清洁低碳安全高效发展的颠覆性自我革命，提升发展质量，破解生态环境约束。

《》（谢和平，任世华，吴立新著. 北京：科学出版社，2022.6）在上述项目研究报告的基础上精炼完成。聚焦实现煤炭碳中和目标，系统分析发达国家碳达峰前后现代化发展历程以及我国国情和能源资源禀赋，研判碳中和目标下我国煤炭需求与地位变化，分析碳中和目标下煤炭科学产能资源量及支撑能力，理清煤炭行业面临的挑战与机遇；描绘煤炭碳中和战略蓝图，提出煤炭碳中和发展战略、重点任务和科技创新路径；从煤炭开发利用碳中和技术体系、“煤炭+”多能互补零碳负碳技术体系、煤矿区碳汇技术体系三个层次，提出煤炭碳中和的技术路径及其关键核心支撑技术。

  • 第1 章阐述我国碳达峰碳中和战略的提出背景和目标任务，分析对能源发展的新要求，提出大力发展节能技术、大力发展新能源技术、大力发展“清洁煤电+CCUS”技术、大力发展少碳-用碳-零碳能源原理和颠覆性技术创新、以新“双控”政策倒逼技术进步等能源优化发展的五大战略方向。

  • 第2 章梳理美国、德国、英国、日本等发达国家碳达峰前后现代化进程、能源消费结构、碳排放特征，分析这些国家促进碳达峰的相关政策措施，归纳实现碳减排的相关经验，为我国煤炭碳达峰碳中和提供经验借鉴。

  • 第3 章论述我国经济增长与能源消费“脱钩论”的不现实性，基于此预测未来不同时段我国能源需求总量，分析碳中和目标对煤炭行业的影响机制以及碳中和目标下煤炭的竞争力格局变化，从电力调峰、碳质还原剂、保障能源安全三个方面预测未来煤炭消费需求，研判碳中和目标下煤炭将经历从基础能源到保障能源、再到支撑能源和应急储备能源的定位变化。

  • 第4 章剖析碳中和目标下提高煤炭科学产能的必要性和紧迫性；分关闭矿井和生产矿井两种类型，实证我国煤炭资源采出量与动用量的关系；预判碳中和目标强化生态约束、安全约束下我国煤炭资源可用量及煤炭科学产能规模，评估煤炭科学产能对我国碳达峰碳中和目标实现的支撑能力。

  • 第5章在前4 章的基础上，总结归纳碳中和目标下煤炭行业面临的煤炭消费减量导致发展空间受限、新能源大比例接入要求提高煤炭供应柔性、零碳排放要求颠覆现有煤炭利用方式“三大挑战”，以及实现煤炭高质量发展、煤炭升级高技术产业、煤炭与新能源融合发展的“三大机遇”。

  • 第6 章综合碳中和目标、国家能源安全、经济运行应急三大要求，描绘煤炭碳中和的战略蓝图，提出“能源安全兜底、绿色低碳开发、清洁高效利用、煤与新能源多能互补”四大战略；从资源保障、产能保障、经济运行应急保障、国家能源安全保障、技术保障、构建多能互补的清洁能源系统等方面，提出煤炭碳中和发展的六项重点任务；按照“技术为王”的思路，着重提出煤炭保障能源供给安全、煤炭开发利用少碳用碳、煤与新能源多能互补、煤矿区生态碳汇四大技术路径。

▲ 煤炭碳中和战略方向示意图

  • 第7 章从煤炭开发利用自身出发，以保障煤炭稳定供给并推动煤炭开发利用全过程碳减排为目标，提出煤炭开发利用碳中和技术体系，涵盖煤炭精准保供技术、煤炭开发少碳用碳技术、煤炭利用少碳用碳技术、煤炭开发利用减碳变革性技术。

  • 第8 章从充分发挥煤矿区优势出发，以煤炭与新能源优化组合实现零碳负碳能源供给为目标，提出“煤炭+”多能互补零碳负碳技术体系，涵盖煤炭+CCUS 与太阳能耦合发电、风/光电+地下空间储能等“煤炭+”多能互补零碳技术体系，以及CO₂ 矿化发电、煤矿区CO₂封存等“煤炭+”多能互补负碳技术体系。

  • 第9 章聚焦煤矿区碳汇，以增强煤矿区碳汇能力为目标，提出煤矿区生态碳汇扩容、煤矿区生态碳汇防损、煤矿区碳汇管理三大技术体系及关键核心技术。

深圳大学特聘教授

四川大学原校长、教授

教育部科技委主任

2022 年4 月

本文摘编自《》（谢和平，任世华，吴立新著. 北京：科学出版社，2022.6）一书“前言”，有删减修改，标题为编者所加。

（本文编辑：刘四旦）

一起阅读科学!

科学出版社│微信ID：sciencepress-cspm

专业品质 学术价值

原创好读 科学品味

科学出版社视频号

硬核有料 视听科学