焦点提醒：院士说 | 《情况庇护》对话彭苏萍院士：煤炭绿色转型与矿山生态修复是迈向碳中和的中坚原创 郭媛媛 在宝源 情况庇护 2022-08-01 15:10 颁发在北京图片院士引见图片彭苏萍，2007年被选为中国项目院院士，我国矿山项目地质与项目物探专家，能源情况专家。在1988年在中国矿业年夜学北京研究生部博士研究生卒业，获煤地步质与勘察专业博士学位。现任中国矿业年夜学(北京)传授、煤炭资本与平安开采国度重点尝试室主任。彭苏萍院士研究发觉煤层砂岩顶板变薄尖灭带是顶
院士引见
彭苏萍，2007年被选为中国项目院院士，我国矿山项目地质与项目物探专家，能源情况专家。在1988年在中国矿业年夜学北京研究生部博士研究生卒业，获煤地步质与勘察专业博士学位。现任中国矿业年夜学(北京)传授、煤炭资本与平安开采国度重点尝试室主任。彭苏萍院士研究发觉煤层砂岩顶板变薄尖灭带是顶板灾难易发区，成立了煤层顶板不变性地质猜测手艺与方式。率先展开了煤矿三维三份量地动勘察手艺研究，成立了以野外收集评价手艺、三维地动可视化注释与反演手艺、纵横波结合注释手艺为根本的煤矿高分辩三维地动勘察手艺系统，并将物探手艺与水资本庇护操纵相连系，增进生态修复在煤炭企业普遍推行利用并构成分歧的修复模式。研发了固体氧化物燃料电池储能调峰手艺方式，对煤炭绿色转型和生态修复协同碳中和，具有较好的推行利用潜力。前后荣获了国度科技奖5项，省部级科技前进特等奖1项、一等奖4项、二等奖4项（均排名第一），戎行科技前进二等奖1项（排名第二）；获得了国度软件版权6项、发现专利27项，出书专著11本。
2021年9月22日印发的《中共中心 国务院关在完全正确周全贯彻新成长理念做好碳达峰碳中和工作的定见》指出，要以经济社会成长周全绿色转型为引领，加速建立洁净低碳平安高效能源系统，严酷节制化石能源消费，加速煤炭减量程序，“十四五”期间严控煤炭消费增加。2021年11月2日印发的《中共中心 国务院关在深切打好污染防治攻坚战的定见》指出，要以减污降碳协同增效为总抓手，切实保护生态情况平安，延续晋升生态系统质量，科学推动汗青遗留矿山生态修复，展开年夜范围河山绿化步履。将来，我国保守能源与新能源之间会是如何的一种关系？煤炭绿色低碳转型的路径是甚么？煤矿塌陷区实行生态修复的意义和主要性表现在哪些方面？会发生如何的生态效益、社会效益和经济效益？近日，《情况庇护》杂志记者对中国项目院院士、煤炭资本与平安开采国度重点尝试室主任、中国矿业年夜学（北京）矿山生态修复研究院院长彭苏萍进行了专访，请他谈一谈对上述问题的思虑与实践。碳达峰、碳中和方针的实现离不开煤炭绿色转型的积极进献《情况庇护》：我国实现碳达峰、碳中和方针（以下简称“‘双碳’方针”），煤炭饰演着如何的脚色？ 彭苏萍：我国具有全球最年夜的能源系统，也是最年夜的煤炭出产国和消费国。2020年，我国煤炭相干财产二氧化碳排放量约76亿t，占我国二氧化碳总排放量的77%摆布。年夜范围开辟操纵的煤炭是我国最为凸起的温室气体排放源。能源行业是我国实现“双碳”方针的要害。从我国能源消费布局看，化石能源占84%的比重，此中，煤炭占57%，自然气和石油占比为27%；新能源与可再生能源只占到16%的比重，此中，水电占7%，核电占3%，其他6%为风电、光伏、生物资和地热能。我国一年消费石油约7亿t，可是自产石油只要2亿t，其余5亿t石油则依靠进口。在必然期间内，煤炭依然是我国能源平安的基石，煤炭绿色转型是实现“双碳”方针的必定选择。煤炭绿色低碳成长离不开手艺立异《情况庇护》：煤炭等化石能源绿色低碳转型路径是甚么？化石能源与新能源将以如何的关系并存？ 彭苏萍：世界列国能源绿色低碳转型的路径与体例各有分歧，这是由列国资本天赋与手艺劣势差别所决议的。从世界能源款式和资本天赋看，我国实现“双碳”方针比欧美等发财国度和地域的难度都要年夜一些。这是由于欧洲首要依靠自然气，美国首要依靠石油，我国则首要依靠煤炭，而煤炭是化石能源中碳排放最高的。另外，欧洲除自然气外，还核电做支持。而我国受地舆情况和地质组织等身分影响，有些地域扶植核电站难度很年夜。碳束缚将深入影响和改变我国现有能源开辟操纵体例。我国应安身国情推动绿色转型。煤炭绿色低碳化成长是我国实现“双碳”方针的要害。鞭策经济增加模式的绿色低碳转型不成能一挥而就。当前一个期间内，我国仍是要实施“两条腿”走路。一是经由过程手艺立异将高碳能源低碳化操纵。化石能源在利用进程中会排放年夜量二氧化碳，给减排形成庞大压力。实现煤炭低碳成长，须依托倾覆性手艺立异。我国多煤少气，需要成长煤气化手艺，特别需要成长二氧化碳近零排放的煤气化燃料电池发电手艺。全体煤气化燃料电池能够冲破以往燃煤电厂经由过程汽轮机发电的模式，提高煤气化燃料电池发电效力，下降二氧化碳捕集本钱，同时实现二氧化碳和污染物近零排放，是煤炭发电的底子性变化手艺。以燃煤电厂为例，采取煤气化燃料电池发电手艺能够间接把在发电进程中发生的二氧化碳进行富集措置，使其不排到空气中，同时将发电效力从30%晋升到60%，如许能够削减一半的煤炭利用量。高碳能源低碳化操纵方面的手艺立异工作还需要我们不懈尽力。煤炭低碳成长助力碳达峰的办法还：鼎力成长煤炭开采碳排放节制手艺；下降煤炭开辟操纵的能源耗损强度；晋升用煤质量，削减煤炭操纵碳排放；鞭策煤炭向原料、燃料并重改变；鞭策煤炭与其他能源实现融会成长；研发适用的碳捕集、操纵与封存手艺。我们对煤炭手艺比力熟习，是以，我国的煤炭低碳化操纵问题不是很难处理，只需在政策上撑持，在资金上指导，在科学上正视，必然会获得严重冲破。二是经由过程手艺立异晋升新能源和可再生能源比例。现实上，我国一向很是正视能源转型，等候新能源和可再生能源的比例获得年夜幅度晋升，可是这个难度相当年夜。我国的风电和光伏发电财产首要散布在西部，距离东部经济发财地域较远，形成了空间上的妨碍，需要成长年夜范围储能调峰手艺。这也是今朝氢能与燃料电池手艺快速成长的缘由。氢能财产链长，触及制氢、储运氢和以燃料电池为代表的利用手艺。今朝国际上利用最为普遍的燃料电池有固体氧化物燃料电池和质子互换膜燃料电池手艺。固体氧化物燃料电池发电，或经由过程燃料电池的逆进程电解水制氢，和电解二氧化碳制一氧化碳，可使风能、太阳能等高效转化成可延续能源，是将来有前景的能源转化贮存和碳中和手艺。与质子互换膜燃料电池90℃摆布的工作温度比拟，固体氧化物燃料电池工作温度能够高达700℃摆布，一次发电效力能够到达60%，比力合适年夜范围供电与集成式发电。除发电效力高外，固体氧化物燃料电池发电手艺的余热质量也很高，温度可高达600℃，能够用在热电联供，热电联供效力可到达90%以上。能够说，基在固体燃料电池的散布式发电是十分高效、环保的燃气发电手艺。质子互换膜燃料电池对氢气的质量要求高，是以其本钱较高。今朝，煤制氢进程中的氢气纯度还达不到质子膜燃料电池的要求，还要进一步分手提纯，是以社会上普遍提出了“绿氢”问题。现实上，问题不在氢上，首要仍是燃料电池的问题。质子膜燃料电池的工作温度太低，假如采取工作温度高的固体氧化物燃料电池，就不具有这个问题。固体氧化物燃料电池不要求纯度很高的氢气，并且除氢气以外，还能够用自然气、石油气、煤的合成气等替换氢气作为燃料，其供给模式能够不打破现有能源供给链。固体氧化物燃料电池手艺还一个劣势，其待机启动所需时候在半小时之内，很是合用在电力调峰。“双碳”方针的提出对我国来讲是一个机缘。在此后的20～30年，我国要继续拓展利用可再生能源，必需要处理调峰问题。对散布式固体氧化物电解池制氢，我们打算在山东扶植若干个示范基地，并操纵集装箱的堆叠处理氢的储运困难，节流储运本钱。别的，我们也但愿将固体氧化物燃料电池手艺利用到居平易近小区里，作为小区供热或制冷的来历。固体氧化物燃料电池高效发电和固体氧化物电解池散布制氢手艺的成长对提高可再生能源的操纵比例具有很主要的感化。经由过程固体氧化物燃料电池手艺实现化石能源操纵的“零碳”排放是我们的奋斗方针。能够说，将来10～20年将是我国氢能源财产成长的主要机缘期，我国需慎密联系能源成长现实，助力实现氢能源高质量成长，从计谋、政策、手艺、资金、国际合作等多方面积极经营，经由过程鼎新立异破解成长困难。煤炭的开采与生态庇护不克不及再走老路《情况庇护》：鼎力鞭策手艺立异是实现煤炭绿色低碳成长的利器，这对煤炭开采和煤炭出产企业提出了新的要求。在人们的遍及印象中，煤炭开采的负效应是带来生态情况的粉碎和恶化。您认为我国煤矿区的生态情况庇护和修复项目若何制订和实行将更有助在“双碳”方针的实现？彭苏萍：西北地域是我国首要的煤炭基地。我们的课题组曾对这一地域的生态情况进行了20多年的持久监测。监测成果注解，从1990年西部煤炭范围化开采以来，西北地域的生态情况不是逐步变差，����APP而是逐步变好。这完全改变了煤炭开采只会粉碎生态情况这一保守不雅念。年夜天然本来就具有自我修复的功能和潜力。人与天然协调共生的生态文明不雅是我们需要遵守的。人工生态修复与天然生态修复配合增进了矿区生态情况的正向演替。其实，煤炭开采与生态情况庇护其实不矛盾，经由过程手艺手段能够实现调和同一的共赢目标。好比，煤炭开采会使地面沉陷并呈现裂隙。之前相干方面的专家都只存眷到这是对天然生态的一种粉碎，形成漏水、漏肥、拉伤根系。其实发生的裂隙也能够是一种有用的生态修复体例，就像农人在耕种前先要松土一样。经由过程裂痕的松土感化，提高泥土入渗能力，增添泥土透气性，辅以适当生物泥土改进手艺，可增进农作物的减产、增收。可见，煤炭开采对生态情况的影响具有正负两方面效应，开采对生态情况的影响用“毁伤”描写比“粉碎”更加贴切，这是我们从几十年的工作功效中获得的一个结论。好比，晋陕蒙黄土高原在20世纪80年月莳植了良多树木，可是直到现在树木仍只要几米高，发展迟缓；而经由过程生态修复后的煤矿区莳植的树木就可以够长到十余米高，全部矿区的生物多样性也较着增加。经由过程与四周生态情况的对照，发觉其首要缘由是煤矿区生态修复或重建时，将表土情况全部给“刨”或“翻”了一遍，打破了原本的生态情况和晦气在动物发展的情况因子，增进现有生态情况的改良。我国部门地域因为无穷制地获得天然资本，没有对区域资本干涸后转型进级进行久远计划和结构，形成区域经济阑珊。我们不克不及再走这些地域的老路。课题组对煤矿区的生态情况庇护和修复工作进行了当真思虑，提出了“三个区域富裕”生态计谋构思，即煤矿开采奠基了区域富裕，煤炭开辟实现了区域富裕，生态修复延续了区域富裕。之内蒙古鄂尔多斯和陕西榆林两个以煤、煤化工为根本的工业化城市为例，我们经由过程“全周期生态演化四维监测、生态平安影响水平评价和猜测、地下水庇护与矿井水处置、沙尘智能监测与沙尘分析防控、生态减损开采、生物种群优化设置装备摆设、盐碱地微生物修复、泥土修复与植被恢复”八项焦点手艺，将煤矿区酿成了一个风景美丽、生态恼人的宜居区。积极摸索煤矿生态修复新模式《情况庇护》：我国煤矿区的生态修复该若何进一步拓展思绪，阐扬积极感化？ 彭苏萍：我们的持久跟踪研究显示，开采以后的煤矿塌陷区经由过程生态修复管理能够酿成固碳的新场合。修复后的泥土自己可以或许固碳，莳植的草木也能够接收二氧化碳。我们算了一笔账，假如把全国所有煤矿塌陷区80%的面积进行生态修复，最少能固碳11亿t，若是降雨量再加年夜一点，还能够增添10%的固碳量。所以煤矿开采煤炭以后，积极摸索“以‘自动管理’替换‘被动修复’，以‘全进程管理’替换‘结尾管理’，以‘边开采边管理’替换‘先开采后管理’，以‘开辟同时庇护’替换‘先开辟后庇护’，以‘煤矿区财产高质量成长’增进‘地域社会经济成长与生态庇护’”的煤矿生态情况修复新模式极为主要。煤矿区的生态修复是我国实现碳中和不成或缺的中坚气力。经由过程反哺政策进行生态修复，使得挖煤后的矿区生态情况比开采前好良多。30年进步行年夜范围煤炭开辟的内蒙古鄂尔多斯和陕西榆林地域，之前年夜部门地域都是戈壁地带，此刻则酿成了一片绿洲，就是最好的证实。文/本刊记者 郭媛媛 在宝源
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