摘要：低碳經濟的發展已成為國際共識，低碳科技創新是發展低碳經濟的核心舉措。煤基低碳科技是煤基產業與低碳技術兩方面相互融合的復合體?；诙嗑S度視角，從政治、經濟、環境、技術4個維度解讀煤基低碳科技的內涵特征，構建煤基低碳科技理論框架，進而提出促進煤基低碳科技發展的對策建議。
關鍵詞：煤基產業；低碳經濟；科技創新
中圖分類號：F416.21 文獻標志碼：A 文章編號：1002-9605（2018）07-0021-05
Research on coal-based low carbon technology based on multi-dimensional perspective
Han Yun, Wang Yun
(Shanxi Academy of Social Sciences, Taiyuan 030032, China)
Abstract: The development of low carbon economy has become an international consensus. Low carbon technology innovation is the core measure to develop low carbon economy. Coal-based low carbon technology is a complex of coal-based industry and low carbon technology. Based on the multi-dimensional perspective, this paper interpreted the connotation characteristics of coal-based low-carbon technology from the four dimensions of politics, economy, environment and technology, constructed the theoretical framework of coal-based low carbon technology, and proposed countermeasures to promote the development of coal-based low carbon technology.
Keywords: coal-based industry; low carbon economy; technological innovation
基金項目：2017年山西省軟科學研究計劃重點項目（2017042016）；2018年山西省社會科學院規劃課題項目（YGH2018010）
近年來，在全球氣候變化和發展低碳經濟的形勢下，天然氣作為一種清潔和高效能源，被認為是煤炭最有效的替代品。2017年北方20個省份參加了“煤改氣”工程，“2+26城市”冬季取暖全面禁煤，短時間內制造了大量的天然氣需求，導致全國各地出現了天然氣供不應求的“氣荒”局面，多個省份發出天然氣供應Ⅱ級橙色預警。天然氣市場供需矛盾日益尖銳，價格一路上漲，創下歷史新高。與此同時，隨著去產能的持續發力，煤炭行業在經歷了全面下滑后，出現整體好轉，煤炭價格反彈?！皻饣摹焙兔簝r反彈的背后凸顯了傳統能源煤炭與替代能源之間的博弈。我國基礎能源種類繁多，主要包括煤炭、焦炭、原油、汽油、柴油、液化石油氣、天然氣、電力等，但是我國的基礎能源仍然是以煤炭為主，并且在可預見的一個相當長的時期內，以煤炭為主的能源結構仍將是難以改變的基本現實。在大力倡導低碳經濟、實施能源革命的背景下，但絕不是革煤炭的命，煤炭要革命，要實現煤炭全產業鏈的清潔高效可持續開發利用。技術是決定未來勝負的關鍵，煤炭產業低碳清潔高效利用的關鍵環節是低碳科技的運用和創新。
實踐的長足發展需要有強大的理論支持。煤基低碳科技發展的理論研究還處于初級研究階段，學界還沒有形成廣泛共識的理解和相對成熟的研究框架，特別是現實經濟中與煤基產業和低碳科技發展相關問題的研究還處于相對薄弱的狀態。同時，由于對煤基低碳科技特性認識不清，研究總是依附于產業或企業的研究之中。鑒于此，本文從多維度視角出發，從政治、經濟、環境、技術4個維度解讀煤基低碳科技的內涵特征，構建煤基低碳科技的理論框架，進而提出煤基低碳科技研究的發展方向。
1 煤基低碳科技概念
“煤基低碳科技”是在能源革命背景下，由山西省首次提出。山西省圍繞煤基低碳科技創新編制了煤層氣、煤焦化、煤化工、煤電、煤機裝備、煤機新材料和煤炭生產7條煤基產業創新鏈，著力打通煤炭經濟與低碳創新聯結通道，實現科技、產業、金融的有機結合，推動煤基產業的新型工業化建設。
理論上，煤基低碳科技包含兩個層次的內容，一是煤基產業，二是低碳科技。對于煤基產業，學術界還沒有明確統一的定義。多數學者對煤炭產業鏈的概念進行過研究，研究視野從企業層面逐漸擴展到產業層面。認為煤炭產業鏈是企業集合的有：任一鑫等[1]認為包含3種情況，一是滿足煤炭企業生產過程所涉及到的一系列具有上下游關系的企業集合；二是滿足煤炭生產過程的某一產品生產過程中所涉及到的企業集合；三是圍繞某一產品或服務的研發設計、生產、銷售及售后服務所涉及到的企業集合。陸剛等[2]認為煤炭產業鏈是圍繞滿足煤炭企業生產過程所涉及到的一系列具有上下游關系的企業集合。袁迎菊[3]認為煤炭產業鏈以煤炭企業為核心，是從最初供應商到最終用戶的整條產業鏈。認為煤炭產業鏈是產業集合的有：戰彥領[4]認為煤炭產業鏈是基于原煤開采與深加工所涉及到的一系列具有相互關聯關系的產業集合。張洪潮[5]認為煤炭產業集群是在煤炭富集區域，以具有典型垂直一體化特征的大型煤炭企業集團為組織基礎，以煤炭資源為核心聯結要素，具有線性相關關系的眾多企業聚集體，它們之間通過物質交換“能量傳遞”信息共享連接而形成的有機統一體。也有學者在研究中提出煤基產業的概念，趙子銘[6]認為以煤炭為工業原料的相關產業就是煤基產業。李芳[7]認為煤基產業主要包括煤層氣、煤電、煤焦化、煤化工、煤機裝備、煤基新材料和煤炭生產七大產業，并認為煤基產業是一種多層次樹狀構架，分四個層次的內容?；谝陨蠈W者的研究，本文認為煤基產業是一個綜合性的概念，是以煤炭為要素的多種產業的集合體，設計煤炭從開采、運輸、加工、使用、轉化、利用、回收、物流等各環節相關聯的多元化產業集合。
低碳科技是伴隨著構建低碳經濟、綠色革命的興起提出的技術概念。學界還沒有比較權威的定義。美國在20世紀80年代初提出清潔煤技術，目的是為了從技術上解決煤炭燃燒所產生的環境污染特別是酸雨問題，為了最大限度利用煤炭能源，同時減少對環境造成危害。國際能源署（2008）從環境友好技術中識別出17項關鍵技術，并將其命名為低碳技術；蔡林海[8]認為在能源消費和供給領域能夠抑制地球變暖的技術就是低碳技術。
綜合上述煤基產業和低碳科技兩方面的內容，本文認為煤基低碳科技是多個概念的集合體，是產業與技術兩方面相互融合的復合體。
2 多維度視角解讀煤基低碳科技的內涵和特征
2.1 政治維度
煤炭是我國最豐富的能源資源，占我國已探明化石能源資源總量的94%左右，也是我國最基礎的能源資源，在我國能源安全戰略中具有重要地位。與其他能源資源相比，煤炭是最經濟、最廉價的能源資源。與石油、天然氣相比，對外依存度低，是我國最可靠的能源，在未來較長一段時期內，煤炭在我國能源體系中的地位和作用仍然不可替代。我國能源安全戰略的核心內容是能源生產和消費革命，其目的是抑制不合理的能源需求，促進供應體系的多元化，并通過技術革命、體制革命和加強國際合作，全方位保障我國能源安全。作為基礎能源，煤炭肯定要革命，但不是革煤炭的命。解決煤炭問題的關鍵是實現煤炭的清潔高效利用，而煤基低碳科技又是煤炭清潔高效利用的核心。當前，各個國家和地區都意識到煤基低碳科技的發展在能源革命和能源安全方面所起到的巨大作用，煤基低碳科技的發展對于煤炭資源型地區而言是一個新的發展契機，如果能夠抓住這一機遇在煤基產業領域進行低碳科技創新活動，將會為煤炭資源地區贏得新一輪發展的競爭力。
2.2 經濟維度
煤炭資源全生命周期包含了從開發、生產、加工、利用以及廢棄物處理的整個過程。傳統煤炭的開采和洗選方式對于原煤的利用度不高，大量原煤未經加工增值就直接銷售，產品粗放，煤炭產品附加值低，經濟效益也很低，是一種不可持續的經濟發展模式。新時代煤炭產業要實現可持續發展，重點是推進煤炭綠色開采、煤炭清潔發電、煤炭清潔轉化、煤炭伴生資源利用、煤礦安全保障等技術的創新發展，提升煤基產業安全、清潔、高效、持續發展的技術保障能力。煤基低碳科技發展一方面可以提高煤炭產業附加值，延長煤炭產業鏈，提高煤炭行業的經濟效益，帶動相關產業以獲得新的經濟增長點；另一方面，煤基低碳科技有助于經濟發展方式的轉變和產業結構的調整。煤基低碳科技在節能減排、清潔能源利用、生態環保等方面都能提供技術支持，通過低碳科技在生產中的應用促進經濟增長，并使經濟增長方式由粗放型向集約型轉變，為煤炭資源型地區的經濟結構調整做出貢獻。
2.3 生態環境維度
傳統的煤基產業發展模式是一種粗放式模式，是從資源開采、消費利用、污染到治理的單向發展模式，其特征是投入高、消耗大、排放多，生態環境負荷大。據相關調查顯示，我國每開采1t煤需要消耗2.5t的資源，同時還會損耗共生的鋁礬土、高嶺土與耐火粘土等資源8t左右，消耗水資源約2.5t，同時還會造成空氣環境的污染[9]?？萍际钦{節人與自然的中介，科技的每一次進步，都會對自然生態環境帶來影響。煤基低碳科技的發展在促進煤炭資源開發利用、改善生態環境、節能減排、促進人類健康發展方面起到了積極的作用。煤炭資源地區要在構建煤基產業鏈的基礎上實施低碳科技創新，盡可能延長產業鏈，提高資源利用效率，減少生態環境破壞，使環境成本最低，提高資源的綜合利用效益。
2.4 技術維度
當今世界正處于新一輪能源革命的起步期，其核心是技術革命，是以高效、清潔、低碳化的模式代替傳統、粗放的用能模式，最終實現化石能源向綠色、可持續的可再生能源系統轉變。煤基低碳產業科技本質上是一種全過程的技術鏈，包含煤炭的開采、運輸、加工、轉化、利用等各個環節，技術革新將改變煤基產業的空間結構、組織結構以及鏈條模式。因此，技術進步是推動煤基產業發展的最主要因素，也是煤基產業低碳發展的重要動力。從煤炭行業的技術發展來看，隨著現代化新理念、新工藝和新技術的不斷滲透，我國煤炭資源從開采到加工，到伴生資源的利用以及環境保護等技術都得到了快速的發展，極大程度推動了煤基產業的低碳發展。當前，煤炭清潔高效利用技術，如IGCC、煤基多聯產、智能電網等技術逐漸進入市場導入期。技術的進步和突破決定了未來煤基產業低碳發展的方向。煤基低碳多維度示意圖如圖1所示。
圖1 煤基低碳多維度示意圖
綜合以上理論觀點，本文認為煤基低碳科技是指以煤炭資源為基礎，以低碳、清潔、綠色、高效為方向，基于煤炭開采、加工、綜合利用等全過程的科技發展綜合體系。煤基低碳科技的主要特征包括以下4個方面。
1）全過程性。任何一項技術的創新都是從設想到市場應用的過程，具體包括產生設想、開發研究、應用示范、再到商業化生產等一系列活動，其本質是科技進步和經濟一體化的過程。煤基低碳科技包括煤炭資源的勘探、煤田的開發、煤炭低碳生產、煤炭貯運、低碳加工轉換、低碳綜合利用等全過程環節。低碳科技貫穿于煤基產業鏈發展的各個環節。
2）漸進性。煤基低碳科技的發展是一個循序漸進的過程，是分階段的鏈式過程。初期階段是觀念的創新；中期階段是實踐的創新；后期階段是產出的績效階段，三個階段依次接力推動煤基低碳科技不斷進步創新。同時，煤基低碳科技系統也遵循創新期、發展期、成熟期、衰退期的演化過程。
3）耦合性。煤基低碳科技系統是由各個相關要素構成的有機整體，系統中各個煤基產業處于不同的地位，系統內各個要素之間協調配合，通過信息、能量和物質的互換有機的鏈接在一起。煤基低碳科技系統包括煤基低碳科技產業化過程中所需的各種設備、技術的相關專業人才、煤基低碳科技理論成果等，不是簡單的各個要素功能的疊加，而是相互協調配合的復雜系統工程。
4）開放性。煤基低碳科技系統是一個開放的系統。煤基低碳科技創新成果不僅僅局限于在一個國家或一個地區范圍內傳播和共享，重點的低碳科技創新將迅速擴散到全球，許多重大的低碳科技創新活動及其成果本身就是多國合作、各方協力、聯合開發創造的結果。
3 煤基低碳科技的主要內容
3.1 煤炭開采技術
采煤生產中采用的技術直接影響礦井的生產能力。我國煤炭開采技術經歷了炮采技術、普通機械化采煤技術、綜合機械化采煤技術和綠色開采技術。目前普遍采用的是綜合機械化采煤技術。我國已基本實現95%的機械化開采率。綠色開采技術包括煤炭地下氣化技術、煤與瓦斯共采技術、充填采煤技術、保水開采技術等。
煤層氣是以吸附狀態賦存于煤層或煤系地層中的非常規天然氣資源。目前煤層氣開采有兩種方式，一種是井下抽采，另一種是地面鉆井開采。主要有：水平井鉆井技術、注氣增產技術、極小曲率半徑鉆井技術、L型抽采技術等。
3.2 煤炭洗選技術
選煤是潔凈煤技術的源頭和基礎。我國的選煤技術主要有跳汰洗煤法、重介質洗煤法、浮游洗煤法。新建洗煤廠多采用重介質分選槽和重介質旋流器為主要分選設備的分選工藝，其次是跳汰分選。在分選技術上，跳汰機、螺旋溜槽、新型的重介質分選機等是未來選煤技術與裝備的發展方向。細粒煤和超細粒煤的分選技術是未來選煤技術的特點。
3.3 煤化工技術
煤化工主要包括焦化、氣化、液化和合成化學。煤化工技術分為傳統的煤化工技術和新型煤化工技術。傳統的煤化工技術主要有煤炭氣化技術、煤炭液化技術和煤炭焦化技術。煤氣化技術現已工業化的有：魯奇（Lurgi）固定床加壓氣化技術、德士古（Texaco）的煤氣化過程（TCGP）、西門子（GSI）氣化技術、殼牌的煤氣化過程（SCGP）。煤氣化后的擴鏈技術還包括：合成氨技術、煤制甲醇技術、甲醛制烯烴技術、煤基二甲醚技術、煤制甲烷技術等。煤炭液化技術分為直接液化技術和間接液化技術。直接液化技術經過多年的發展，技術已經較為成熟，目前運用較為廣泛的技術主要有德國的IGOR工藝、日本的NEDOL工藝、美國的HTI工藝、俄羅斯的FFI工藝。煤炭間接液化的合成技術有德國科學家發明的F-T合成技術。煤炭焦化技術方面，目前運用較為廣泛的主要有高揮發分煤煉焦技術、弱粘煤煉焦技術、中低溫熱解技術、干熄焦技術與搗固煉焦技術等。煤焦化后的擴鏈技術主要有焦爐氣技術、煤焦油技術和焦炭技術。除了煤炭氣化、液化和焦化技術外，目前我國新型煤化工技術主要有煤基液體燃料、煤基氣化燃料和煤基化學品等。
3.4 清潔煤發電技術
在清潔煤發電技術中，我國現階段主要有常壓循環流化床燃燒，增壓流化床燃燒，整體煤氣化聯合循環，加脫硫、脫銷裝置的超臨界機組，這4種高效潔凈煤技術當前已經實現商業應用。一致認為最有前景的技術有超臨界、超超臨界發電技術、整體煤氣化聯合循環發電技術（IGCC）、循環流化床技術（CFBC）、增壓流氣化床鍋爐聯合循環技術（PFBC-CC）等。
3.5 碳捕集與封存技術
碳捕集與封存技術簡稱CCS，是指將大型發電廠所產生的二氧化碳收集起來，并用各種方法儲存以避免其排放到大氣中的一種技術。這種技術被認為是未來大規模減少溫室氣體排放、減緩全球變暖最經濟可行的方法。CCS技術中二氧化碳捕集技術分為燃燒前捕集技術、富氧燃燒捕集技術、燃燒后捕集技術。二氧化碳封存技術包括生態封存技術、地質封存技術、海洋封存技術和礦物封存技術等。CCS技術在我國仍處于技術開發工程示范階段。
3.6 煤基新材料技術
主要有煤基活性炭技術、碳分子篩技術、高性能碳纖維材料技術、納米碳技術、富勒烯技術、碳納米管技術、石墨烯技術等。目前，石墨烯技術已成為各國煤基低碳技術研發的重點。
4 促進煤基低碳科技發展建議
4.1 加大煤基低碳科技研發，擴大科技創新空間
加強煤炭資源綜合開發、煤炭清潔利用與高效轉化、煤礦重大災害防治與環境保護等基礎理論研究，為煤基低碳發展提供基礎支撐。加快煤炭安全綠色開采、智能礦山建設、煤炭清潔利用和高效轉化等關鍵技術攻關。重點支持有研發基礎且有發展潛力的煤基低碳技術領域，如煤層氣、綜采技術等。
4.2 強化煤基企業科技創新主體地位，構建科技創新平臺
企業是科技創新的主體[10]，煤基企業在煤基低碳科技創新決策、研發投入、科研組織和成果轉化等方面同樣具有主體地位，煤基企業是決定低碳科技創新成功與否的關鍵。因此，煤基企業一方面要樹立“主人翁”思想，加大自主創新力度，提升科技創新的權重，多與高校、科研院所合作，大力吸引并鼓勵高校、科研院所為煤基低碳科技的攻關做貢獻；另一方面要發揮骨干煤基企業在整合創新資源、帶動產業鏈整體創新方面的作用，加大煤基技術中心、工程實驗室、技術研究中心等高科技創新平臺建設，搭建以大型骨干煤基企業為核心的開放式創新平臺，組建煤基低碳產業科技創新聯盟，吸引、整合上下游的產業資源、創新資源。
4.3 加強人才隊伍建設，聚集高端煤基低碳科技人才
適應煤炭開采智能化、煤炭利用清潔化、企業管理信息化的需要，加快培養一批高層次科技研發人才、國際化經營管理人才，培養一批面向煤基低碳產業需求的煤機裝備制造業、煤炭深加工、戰略性新興產業、生產性服務業、金融業行業緊缺的工程技術類人才，建設知識型、技能型、創新型人才隊伍，聚集高端煤基低碳科技人才隊伍，形成推動現代化煤基低碳科技體系建設的新動力。
4.4 加強交流合作，促進煤基低碳科技協同創新
加快建設統一的科技資源共享機制，實現煤基低碳科研基礎設施、設備、文獻、數據等資源的共享，除保密項目以外，科研院所可以利用儀器設備等與社會資本聯合共建科技創新載體或共同體，推動煤基低碳科技創新的發展。另外，要加強煤基低碳科技相關的政策協同機制。相關部門要對現有政策進行仔細研究和梳理，確保各政策之間的一致性和協同性，共同促進煤基低碳科技的快速發展。
4.5 深化科技與金融融合，建立煤基低碳科技投融資機制
煤基低碳科技受財力的限制，政府投入有限，資本市場、社會投融資機制尚不健全，科研經費成為制約煤基低碳科技發展的重要因素。要建立以煤基企業投入為主體，財政投入為引導，金融機構積極參與，全社會投入為支撐的多元化創新投入體系。加大政府對煤基企業實施穩定性支持、引導性支持，發揮煤基低碳科技的各種聯合基金的作用。完善科技金融服務，積極探索股權眾籌、互聯網投資新模式。通過債轉股等形式實現金融資本與研發資本的融合，實現煤基低碳科技研發資產證券化。
參考文獻：
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作者簡介：韓蕓（1980—），女，山西洪洞人，助理研究員，碩士，主要研究方向為能源經濟。E-mail：648560495@qq.Com
責任編輯：柳妮