王国法院士：煤炭工业“十三五”发展成效与“双碳”目标实施路径
王国法(1960—)，山东文登人，中国工程院院士，研究员，博士生导师。现任中国煤炭科工集团有限公司科技委副主任、首席科学家，《煤炭科学技术》杂志主编，天地科技股份有限公司开采设计事业部总工程师，煤矿智能化创新联盟理事长兼技术委员会主任。被评为全国劳动模范、中央企业劳动模范、国家有突出贡献中青年专家、国务院政府特殊津贴等荣誉称号，获全国杰出工程师奖、孙越崎能源大奖等，王国法院士是我国煤炭高效综采技术与装备体系的主要开拓者之一，创新提出了液压支架与围岩“强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合”的“三耦合”原理和设计方法，创立了综采配套、液压支架和煤矿智能化系统的理论设计方法和技术标准体系，主持设计研发了薄煤层智能化综采、中厚煤层智能化综采、厚煤层大采高综采、大倾角综采、特厚煤层综放等系列首台(套)综采成套技术与装备。王国法院士作为煤矿智能化的科技领军者，率先系统地提出了煤矿智能化分类、分级发展的理念、发展目标、技术路径和创新智能+绿色煤炭开发新体系支撑煤炭工业高质量发展的科学思想，主持创新研发了4种煤矿智能化开采模式，开展了智能化煤矿顶层设计、智能化煤矿巨系统架构与关键技术等研究，引领了智能化煤矿建设，为我国煤炭工业发展和科技创新作出了杰出贡献。
王国法院士获得国家科技进步一等奖１项、二等奖４项、三等奖１项，省部级科技进步奖30余项，出版专著６部，发表高水平学术论文100余篇，第一发明人发明专利20余项。
煤炭是我国能源体系的基石，长期以来煤炭工业为我国经济社会发展和国家能源安全稳定供应提供了有力保障。回顾“十三五”期间，我国煤炭工业在国家供给侧结构性改革和行业高质量发展政策引导下，不断改革行业发展模式，在煤炭消费革命、供给革命、技术革命、体制革命、国际合作方面取得了丰硕成果和巨大成绩。分析了在“碳达峰，碳中和”目标下，我国煤炭工业面临的任务和挑战，提出基于我国能源资源禀赋和经济社会发展要求，在未来100年中，煤炭仍将在我国多能互补现代能源体系中扮演稳定器和压舱石的重要角色，以煤矿智能化为标志的煤炭技术革命、技术创新成为行业发展的核心驱动力，煤炭智能绿色开发与清洁低碳利用是发展主题，煤炭低碳利用技术的颠覆性创新将使煤炭成为最有竞争力的能源和原材料资源。要坚定不移地建设智能化煤矿，淘汰落后产能，发展以煤矿智能化为支撑的柔性生产供给体系，发挥煤炭为“双碳”兜底、为能源安全兜底、为国家安全兜底的作用，实现新时期、新煤炭、新格局高质量发展目标。
引 言
煤炭作为我国工业生产原料和最基础能源，是可实现清洁高效利用的最经济、最安全的矿产资源。煤炭工业产业一直发挥能源支柱作用，不仅在国民经济和社会平稳较快发展提供保障，同样对国家能源安全、稳定供应给予支持。“十三五”期间，持续推进供给侧结构性改革作为国家持续推进政策的时代背景下，煤炭工业全面落实能源安全新战略，推进自身消费革命、供给革命、技术革命、体制革命、国际合作，全面实施煤炭绿色开采和清洁高效利用，支撑我国能源结构全面优化和多能互补的现代能源体系建设，促进国民经济和社会的高质量发展。
1“十三五”煤炭工业发展成效
1.1 煤炭消费革命
(1)煤炭清洁高效利用水平大幅提高。
1.2 煤炭供给革命
(1)煤炭供应保障能力显著提升。
(2)供给侧结构性改革加快。
(3)煤炭产业结构不断优化。
1.3 煤炭技术革命
经过“十三五”期间的稳步发展，煤炭科技不断创新，关键技术持续突破。以煤矿智能化开采为引领的煤炭基础理论研究与关键技术、重大装备研制取得新的突破，煤炭清洁高效利用与低碳绿色发展从理念到工程示范和产业化发展取得重大进展，煤炭科技贡献率逐年提高。2020年，全国煤矿采煤械化程度达到78.5%，掘进机械化程度已达60.4%，建成约500个智能化采掘工作面。
(1)煤炭地质勘探。
(2)煤炭绿色高效开发。
(3)煤机装备与智能开采。
图1 三维地质建模技术流程
图2 激光标靶和倾角传感器组合导航技术
1.4 煤炭体制革命
(1)煤炭行业市场化程度和经济运行质量稳步提高。
(2)法制建设不断完善。
1.5 煤炭国际合作
煤炭领域国际程度不断提升，煤炭工业合作成为中美战略对话重要部分，不断与国际能源署、世界能源理事会、世界采矿大会、世界煤炭协会等国际组织深度合作，与包括俄罗斯、印度、澳大利亚、印度尼西亚、波兰、乌克兰等主要产煤国交流日趋活跃，逐步从跟随式合作发展到以我国为主的国际合作；大型企业发挥资本、管理、技术、装备、人才、产能等优势，推进境外上市、并购重组、产能合作、装备出口，深度融入国际市场，实现互利共赢，既树立了中国煤炭工业的良好形象、促进了友谊，也为“一带一路”战略的实施架设了桥梁。
2 “双碳”目标下的能源格局与煤炭兜底作用
面对我国“CO2排放力争于2030年前达到峰值，力争 2060年前实现碳中和”的战略目标，煤炭行业将加快调整优化产业结构，进一步向智能、 绿色、低碳发展，推进淘汰落后产能。
2.1 “双碳”目标下能源格局变化
(3)各种能源的比较优势取决于其技术创新。
2.2“双碳”目标下煤炭面临的挑战
(1)面临不利的发展环境
(2)优质易开发煤炭资源逐年减少
(3)生态硬约束使开采成本大幅度增加
(4)煤炭生产和供给模式不适应新发展要求
2.3“双碳”目标下煤炭的兜底作用
(1)煤炭依然是我国能源的基石
(2)新能源需要煤炭作为稳定器
(3)油气资源不足，煤炭资源为国家能源安全发展兜底作用无法改变。
3 “双碳”目标下煤炭的发展之路
在“双碳目标”背景下，煤炭工业需要在全面落实能源安全的基础上，充分发挥在能源体系中的稳定器和压舱石作用，发展煤炭柔性生产供应体系，适应煤炭消费需求的不确定性，全面推进煤炭的智能绿色开采及清洁高效利用，加快建设以智能、绿色、低碳为特征的现代煤炭工业体系，促进煤炭工业高质量发展。
3.1 提升以智能化为支撑的煤炭柔性生产供给保障能力
3.2 降低煤炭开发利用能源消耗强度
实现碳达峰、碳中和是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，对能源生产和消费部门影响较大，提高煤炭企业的绿色发展能力更势在必行。综合利用余热、余压、节水节材等节能项目，采用先进节能技术和装备应用到煤炭开采的各个环节。同时，继续推进二次再热先进高效超超临界煤电技术、清洁高效热电联产技术、特殊煤种超超临界循环流化床等一系列清洁发电技术。我国在煤电低碳发展方面，掌握了百万千瓦超超临界二次再热机组关键技术，600MW超临界循环流化床锅炉关键技术通过产能10万t/a 的二氧化碳捕集和封存示范项目的建立减少碳排放，通过已达到国际领先水平的污染
物脱除、煤基能源废水处理实现节能环保。
3.3 推动煤炭从燃料向燃料和原料转变
3.4 研发实用的碳捕集、封存和利用技术
碳捕集、封存和利用技术(Carbon Capture, Use and Storage，CCUS)将成为实现工业脱碳化的重要技术路径，应在第一代和第二代技术基础上，科学评估国内外CCUS技术，对新一代CCUS技术路线进行系统规划，重点突破降低能耗和成本的关键技术，以电力行业为重点，进行技术研发示范，力争在特定区域建立碳捕获集群。