煤炭高质量转型发展
需关注的重点问题分析
中国信达首席能源研究员 左前明
煤炭作为我国的主体能源，在经济社会发展中发挥着极其重要的作用。一方面，煤炭肩负着保障国家能源安全的兜底重任；另一方面，煤炭的低碳转型也是我国实现“双碳”目标的关键，关系着我国能源产业转型发展。碳约束将深刻影响和改变现有能源开发利用方式，如何统筹好能源安全和绿色发展是关键所在。但推动经济增长模式绿色低碳转型不会一蹴而就。作为以煤为基础的国家，中国想要实现能源转型进而实现“碳达峰、碳中和”，必须探索自己的路径，必须坚信煤炭可以做到清洁高效和低碳利用，可以变成更经济、更安全的能源。“双碳”目标下，煤炭转型发展势在必行。考虑到“十三五”以来尤其是“双碳”目标提出以来的能源供需及发展形势变化，以及社会上一些针对能源转型和煤炭的关注问题，有必要从“双碳”目标、煤炭需求、能源安全方面做一些分析与再认识。
一、“双碳”目标再认识
“双碳”目标提出已经三年有余，其对能源尤其是煤炭行业的影响不言而喻。然而，在历经2021年以来能源电力煤炭短缺，以及2022年国际油气价格飙升之后，我们需要对“双碳”目标进行再认识。
2020年9月22日，习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布，中国将采取更加有力的政策和措施，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。随后，各地方各部门认真贯彻落实习近平总书记要求，积极行动，“碳达峰、碳中和”工作深入人心，社会反响强烈，取得明显成效。但在具体实施过程中，有些地区“减碳”异化为形式主义，为了政绩或者不切实际的过高目标，采取“一刀切”等方式，从而干扰了正常的经济生活及企业经营，造成减排成本和成效难以达到最优。为此，2021年7月30日召开的中共中央政治局会议提出纠正运动式“减碳”、先立后破的要求。所谓纠正，即指出当前工作存在不正确之处。纠正运动式“减碳”行为，是对喊口号、抢风口、搞竞赛，甚至超出目前发展阶段而采取不切实际行动的一次明确警告和纠偏。
（一）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，需要坚持系统性、有序性、平衡性和实效性原则
“双碳”问题核心是能源问题，能源的本质属性在于支撑经济社会可持续发展，在这个问题上既不能过慢，也不能过快，过犹不及。早在十八届五中全会上，习近平总书记在关于《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》说明中指出，在经济结构、技术条件没有明显改善的条件下，资源安全供给、环境质量、温室气体减排等约束强化，将压缩经济增长空间。控制温室气体排放和发展经济是矛盾的对立统一体。唯有在经济结构调整、技术进步的前提下，才能有效化解矛盾。处理好发展和减排的问题，着力点就在于加快经济结构、产业结构调整升级优化，在于加快推进技术进步、技术创新。
运动式“减碳”主要体现在激进和教条的“减碳”行为，主要表现为中长期问题短期化、系统问题片面化、复杂问题简单化。一是“双碳”问题短期化。“双碳”目标是一个分阶段、循序渐进的过程，而非一蹴而就、一哄而上的短期计划。二是就“双碳”搞“双碳”，缺乏系统化思维。能源的“不可能三角”即“可及可靠、成本低廉、绿色低碳”，也是能源发展需要兼顾的三大任务，是需要平衡的，过度强调一点或两点都会带来其他方面问题。三是“一刀切”关停合法能源消费和生产企业的行为过于简单粗暴。这种先破而后立的行为，难免造成部分产品供需缺口、价格大幅波动，干扰经济社会正常发展。此外，短期“攀高峰”的冲动也是表现之一。一些企业喊着“碳达峰”口号，却盲目上马“两高”项目，意图在所谓的“窗口期”通过人为制造一个排放高峰，以减轻后续减排压力。所以，中央对于遏制“两高”项目盲目发展行为的态度十分坚决。
毋庸置疑，运动式“减碳”对于“双碳”工作自身会带来负面影响，对于经济社会发展、人民生产生活也是有害的。一方面，激进的“双碳”目标与运动式的大干快上减碳行为，会扰乱正常的“双碳”工作节奏，让企业在正确处理发展和减碳关系上无所适从，甚至可能出现工作积极性上的大起大落。另一方面，“双碳”问题短期化，扰乱正常的生产生活秩序，有的地方为破而破、先破后立、破而不立，对于上下游产业链发展形成冲击，也会制约我国经济社会健康发展。另外，积极“攀高峰”，不仅低估了后期减碳难度，还可能导致我国“2030年单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上”的承诺难以实现。而且，当前盲目上马的部分“两高”项目，也容易造成产能过剩与巨大浪费。
（二）实现“双碳”目标要处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系
习近平总书记在2021年3月主持召开中央财经委员会第九次会议时围绕“双碳”工作提出“处理好发展和减排、整体和局部、短期和中长期的关系”，已经为合理“减碳”指明了方向。此外，碳达峰碳中和工作领导小组第一次全体会议上提出“要尊重规律，坚持实事求是、一切从实际出发，科学把握工作节奏”，为合理“减碳”提出了原则要求。
一是从发展和减排的关系来看，要立足于我国仍为发展中国家的现实，经济社会还有较大发展空间，经济仍需要保持中高速增长。能源是“双碳”问题的关键，而能源在我国经济社会发展中起到关键的基础性支撑作用。落实“双碳”目标本质是低碳发展，低碳发展核心是发展，低碳是方式。既要逐步转变发展方式，调整经济和能源结构，降低碳排放强度，又不能因噎废食，唯“低碳”论，简单教条地“先破后立”。尤其是未来5至10年，我国依然处在达峰期和峰值平台期，即碳排放增长与高位持稳阶段，“攀高峰”不可取，不切实际推进“减碳”与早达峰亦不可取，需要科学把握工作节奏。
二是从整体和局部来看，当前制约人民美好生活需要的主要因素是发展不平衡、不充分的问题。发展不平衡的问题在于各地区、各行业、各企业发展不平衡。我国东部地区、中部地区、西部地区之间，发展水平差距比较大，因此“双碳”目标不应是齐步走，而应因地制宜。一方面，鼓励和支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰；另一方面，在确保整体“双碳”目标实现的前提下，允许部分发展相对落后的地区和部分需求有较大增长空间且减排难度大的行业晚达峰或晚中和，即尊重规律，坚持实事求是，做好区域间、行业间、企业间的平衡与协调。
三是从短期和长期的关系来看，应动态看待“双碳”问题。一方面，短期面临的是碳达峰阶段，即伴随未来发展，碳排放依然还有一定适度增长，工作重心应放在控制增量、优化存量上。长期面临的是碳中和问题，逐步实现增长与排放脱钩，工作重点则将转向存量与增量并举。另一方面，“双碳”工作也应随时间推移不断深化和调整，国际上每5年左右更新一次的气候目标以及政府间气候变化专门委员会（IPCC）定期报告在一定程度上也说明了这一点。还要看到，技术进步在“双碳”工作中的深层次作用，如风电、光伏等新能源及储能的降本速度，电力系统优化升级的技术革新，钢铁、建材等主要排放部门工艺流程升级与技术进步，碳捕获、封存与利用（CCUS）等人工负碳及二氧化碳利用技术，其进展与效果也关系到“双碳”工作的路径和手段，要与时俱进看待“双碳”问题。
（三）建立健全绿色低碳循环发展经济体系需要从能源需求侧与供给侧协同发力
推动经济社会绿色低碳发展，要持续优化经济结构、产业结构和能源结构，加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系。“十四五”已开启全面建设社会主义现代化国家新征程，由高速增长阶段转向高质量发展阶段。我国正处在转变发展方式、优化经济结构、转换增长动力的攻关期。在此背景下，做好“双碳”工作，需要从能源供需两侧双管齐下、共同发力，进行系统优化调整。
1． 能源需求侧
一是要树立“节能是最大的减排”理念，更加重视节能、节材与循环利用，因地制宜倡导绿色低碳生活；二是不断优化技术工艺流程，提高工业、交通、建筑等用能部门电气化率，逐步替代化石能源直接利用；三是严控煤炭等化石能源消费增长，推动煤炭等化石能源清洁高效利用以及由燃料向燃料与原料并重转变；四是鼓励电从身边来，大力推进分布式能源应用；五是深入研究低碳、负碳与二氧化碳利用技术，稳步推广，推进碳市场建设。
2． 能源供给侧
一是大力发展风电、光伏等新能源和储能技术，推动水电、核能和天然气等清洁能源发展；二是推动煤炭智能化绿色开采与洗选加工，产出更洁净、更环保的煤炭产品；三是在严控新增煤电装机前提下，推动兜底保障、应急备用和调峰电源建设，进行煤电节煤降耗与灵活性改造；四是以电力输配环节为主，进行电力系统的改造升级；五是鼓励传统能源企业向绿色低碳综合能源服务商转型。
二、煤炭需求再认识
煤炭需求一直以来都是业界争论不休的话题。据多家研究机构预测，我国煤炭消费将在2030年前达峰，达峰后将经历一个峰值平台期，随后快速下降。回顾历史，我国在历经2002—2012年煤炭“黄金十年”后，在2013年迎来了第一个所谓的煤炭消费“峰值”（42.4亿吨）。“十二五”中后期到“十三五”初期，煤炭消费量持续下滑，国内能源领域有相当一部分专家学者，包括英国石油公司（BP）在2018年发布的《世界2040年能源展望》中都认为，2013年是中国煤炭消费的历史性峰值。基于此预判，提出对于过剩产能更加严苛的去化任务要求。然而，在历经三年左右的煤炭消费量持续下滑后，2017年煤炭消费增量便由负转正，至今已持续长达7年保持正增长，并在2021年后连续创出历史新高。
（一）近年来，在新能源快速发展同时，我国煤炭消费量持续增长
在煤炭消费量持续增长的几年里，也正值新能源快速发展阶段，出现这一现象的背后原因主要来自能源和电力消费的超预期增长。值得注意的是，我国的能源、电力消费弹性从“十二五”时期的震荡下行，转为“十三五”以来的震荡上行。2023年，我国能源消费总量57.2亿吨标准煤，比上年增长5.7%，高于GDP增速（5.2%）。2023年能源消费弹性系数为1.1，这是自“十一五”以来，我国能源消费弹性系数首次超过1。2003—2005年，我国能源消费弹性系数连续三年高于1，此后“十一五”“十二五”“十三五”时期历年能源消费弹性系数均未超过1。能源消费弹性系数越高，表明取得单位GDP增长的能源消费增长越高。近年来，风、光等新能源保持稳步增长态势，发电增量贡献中以风、光为主，水电占比下降，煤电仍保持相对较大规模增量。从新增装机看，2013—2022年，风、光新能源装机保持较大规模增量（2017年以来增量占比始终保持50%以上），火电新增装机占比逐年下降但仍保持相对较大规模（增量占比由2012年的60.84%下降至2022年的19.03%，火电装机绝对增量仅下降1573万千瓦），而且2023年以来国家同步加大风、光和煤电装机。从发电绝对量看，2013—2022年，火电仍是我国主要的发电方式（年均复合增速3.5%），但其在总发电量中的占比有所下降（由78.59%下降至65.91%），而可再生能源在总发电量中的占比有所提高，尤以风力和太阳能发电增长最为突出（由2.09%提高至13.69%）；从发电增量看，2013—2022年，新增发电量中，风、光等新能源增量占比逐步提高且保持稳步增长趋势（由12.46%提升至65.34%），水电增量占比总体呈下降趋势（由73.31%下降至4.69%），火电增量仍保持较大占比但波动较大（2021年占比62.55%，2022年占比26.59%）。需要注意的是，在风、光等新能源快速发展的同时，煤电也保持着同步增长的态势，如2016年以来煤电发电量逐年抬升（增速在1.58%—8.58%之间波动），增幅明显高于“十二五”期间（由6.70%逐年降至-2.46%）。某种程度上讲，当前发电增量中的风、光等新能源增量主要替代水电减量，煤电增量仍保持相对较大份额（如2017年、2018年、2021年、2023年）。
（二）煤电与新能源有效协同发展是构建新型电力系统、保障能源安全稳定供应的必由之路
一方面，受技术和经济性等约束，风、光新能源的发展仍面临挑战，如风、光的高波动和间歇性对现有电力系统的较大冲击、时空错配叠加调节资源缺乏带来的消纳压力、能量密度低致使土地空间需求大、电力送出受网架限制、以及“新能源+储能”的高成本导致经济性差等，中短期仍难以成为主体电源。另一方面，煤炭开发利用主要区域与风、光资源富集区域高度重合，煤电的高效、经济和便捷性能够满足支撑新能源大规模接入后电力系统稳定的需求。此外，国家相关主管部门正积极推动煤电“三改联动”“两个联营”以及风、光、火、储一体化协同发展模式，传统能源央地国企也加快布局新能源业务，推动煤炭与新能源优化组合。我们认为，煤电与新能源不是简单的此消彼长的对立关系，新能源高速增长的同时也给电力安全稳定供应带来一系列挑战，“新能源+储能”并不能成为煤电的替代者，这在过去新能源与煤基能源同步增长的实践中也得以验证。未来煤电与新能源有效协同发展是构建新型电力系统、保障能源安全稳定供应的必由之路，煤电作为基础保障性和系统调节性电源的功能定位也将更加明确。
（三）实现第二个百年奋斗目标，煤电在电力保供中的重要地位中短期内难以改变
我国仍处于重要战略机遇期，第二个百年奋斗目标将持续牵引经济社会保持长期向好发展格局，能源消费仍有较大增量空间。特别是非化石能源尚未充分发展的中短期，煤炭消费仍可能出现新的峰值。预计未来若干年，煤电、化工耗煤增量较大，钢铁、建材耗煤稳中趋降，散烧煤减速放缓。受限于电力系统消纳瓶颈及用电需求超预期增长，电煤达峰时间预计在2028年后。综合考虑电力消费弹性的波动性和经济高质量发展下GDP增速趋缓的因素，假设2023—2030年全国社会用电量保持“6%→5.5%→5%→4%”的增速变化趋势，同时考虑风、光新能源的高增速。以此为基准情形，保守测算煤电或将在2028年达峰，2023—2030年预测电煤消费增速分别为4.6%、1.8%、1.3%、1.4%、1.3%、0.3%、-0.7%和-0.7%。但需注意的是，随着新能源电量占比的提升，电力系统消纳瓶颈问题凸显，同时计算机、通讯、半导体、人工智能、新能源电池及电动汽车等新兴产业快速发展，居民生活用电占比提升，将增强我国全社会用电量的需求弹性与增长韧性，社会用电需求有望继续超预期增长，进而导致电煤达峰时间或将晚于2028年，且存在一定平台期。此外，从能源安全保障作用角度看，煤炭发电量仍然占总发电量近一半，煤电在电力保供中的重要地位中短期内难以改变。预计我国煤炭消费在2028年达峰，峰值为30—31亿吨标煤。
（四）新兴产业的快速发展和居民生活水平的快速提升推动煤炭消费创历史新高
之所以煤炭需求在“十三五”时期以来持续超预期增长，煤炭消费创出历史新高，一个重要驱动力来自于新兴产业的快速发展和居民生活水平的快速提升。尤其是前者往往对应近年来高速发展的一些新兴行业，典型的像高端装备制造业、信息技术服务业，比如计算机、通讯、电动汽车、新能源电池等，这些行业大多为新兴高耗能产业，其单位GDP含电水平很高，逐步成为全社会用能用电拉动的边际主力。尤其是考虑到未来人工智能的快速发展和广阔空间，其算力对电能消耗将是一个巨大空间。AI模型与具体应用的持续落地，AI应用场景的广泛与加深，不断加速人工智能行业发展与数字经济蓬勃增长，迅速增长的算力需求也将加速HPC芯片的发展应用，并快速推进算力基础设施——数据中心建设。根据我们在《2020—2025年电力电量分析与展望》中的相关研究，数据中心、5G基站等新型基础设施本身具有高能耗、高电耗特性，近年已逐渐成为我国电力需求增长的拉动主力，AI行业发展加速以及数字经济产业快速发展，有望对我国电力需求起到助推作用，有力增强我国电力需求增长的韧性与弹性。AI大模型参数规模迅速增长。从产业逻辑上讲，AI是对算力、算法和数据等数字资源的整合、加工、创造。算力资源作为AI行业的上游和物理基础，是AI模型预训练、日常运营、优化调整的基石。根据OpenAI在2020年发布的论文《Language Models are Few-Shot Learners》，训练一次13亿参数的GPT-3XL模型需要的全部算力约为27.5PFlop/s-day，训练一次1746亿参数的GPT-3模型需要的算力约为3640PFlop/s-day。预计到2026年，数据中心耗电量有望达到8140.9亿千瓦时，年均复合增速14.3%。根据工业和信息化部数据，2022年底，我国数据中心在用标准机架数已近650万架。按照工业和信息化部《新型数据中心发展三年行动计划（2021—2023年）》及国家发展改革委等部门关于同意粤港澳大湾区、成渝地区、长三角地区、京津冀地区启动建设全国一体化算力网络国家枢纽节点的复函中对于国内数据中心整体规模、利用效率、设备PUE的要求，在标准机架平均功耗不变的假设下，预计2026年我国数据中心IT设备能耗和总能耗将分别达到7419.8亿千瓦时和8903.7亿千瓦时，2022至2026年能耗和总能耗复合增速分别为22.6%和16.9%。能耗总量占比方面，预计数据中心IT用能占全社会用电量比重将从2022年的3.8%上升至2026年的7.1%，综合用能比重从5.5%上升至8.5%；能耗增量占比方面，在全社会用电量5%的增长假设下，预计2023—2026年，数据中心IT用能增量占全社会用电增量比重分别为20.2%、21.0%、22.1%和25.1%，综合能耗增量占比分别为24.5%、18.2%、22.2%和23.9%，数据中心等算力基础设施成为全社会用电增长的重要驱动。
基于此类新兴产业的快速发展和广阔空间，未来我国能源电力的增长空间依然不容小觑。由此，煤炭作为兜底保障能源，其需求达峰的高度和时间依然具有不确定性，应该在总结现阶段用能用电特征以及充分考虑各类新兴产业发展实际的基础上，做出审慎研判，确保我国能源安全稳定供应。
（五）从发达国家经验来看，即便达峰之后，煤炭消费量也将在相当长的一个时期保持一定规模
美国在碳达峰后，煤炭消费长期保持在7—10亿吨，2018年后才快速下降至目前的5亿吨左右。德国在1990年碳达峰后，煤炭消费多年保持在2亿吨左右。日本在2013年碳达峰后，煤炭仍长期占能源消费的20%以上。美国、德国、日本发展历程表明，即使有可替代煤炭的能源，碳达峰后仍然使用煤炭，只是煤炭的用途发生了变化。
因此，我们既要看到煤炭消费减量、逐步达峰的必然性，也要关注新兴产业对（能源）煤炭需求的拉动作用，还要考虑需求达峰之后平台期的韧性，坚持“先立后破”，在确保国家能源安全的前提下推动煤炭产业转型发展。
三、能源安全再认识
（一）能源安全是国家安全的重要一环，也是能源支撑社会经济发展不可轻视的底线
煤炭作为我国主体能源，在确保国家能源安全、进行兜底保障方面起着关键作用。2020年“双碳”目标提出以来，我国经历了一轮较严峻的缺煤、缺电阶段。尤其是2021年下半年和2022年，在国内经济走出疫情严重冲击、煤炭电力产能短缺、俄乌冲突等多重因素共振下，区域性、季节性、结构性能源电力短缺频发，给我国能源保供带来巨大挑战。能源转型过程中，如何平衡好能源安全是一个重要命题。回顾历史，煤炭由短缺到过剩再到短缺反复交替。化解矛盾过程中若把握不好将会酝酿新的矛盾。20世纪八九十年代“有水快流”背景下小煤矿发展过快，到20世纪末演变为煤炭生产过剩，而紧接着“关井压产”之后出现供不应求矛盾。进入21世纪，煤炭产业的大扩张在“十二五”时期演变为产能严重过剩矛盾，化解过剩产能后又重新面临煤炭供应紧张的矛盾。反复出现的煤炭供应紧缺和过剩矛盾说明，化解煤基能源发展矛盾需要充分认识矛盾运动的规律，在理性预期的基础上把握政策措施的力度和节奏。尤其是在未来煤炭转型发展过程中，如何统筹好煤炭资源勘查开发与供应保障问题，值得高度关注，要避免一哄而上、盲目抛弃、寅吃卯粮的转型。
（二）“十四五”后期和“十五五”煤炭的供应问题或将是行业发展的主要矛盾
根据国家能源集团测算，全国现有煤矿难以满足碳达峰前后我国煤炭需求，存在9亿吨左右的产能缺口。考虑到煤矿建设周期，2035年前还需新建同样规模的煤矿。具体节奏方面，“十四五”时期3.5亿吨、“十五五”时期3亿吨、“十六五”时期2.5亿吨。无论如何，相比“十三五”时期的只减不增、单纯去产能或存量置换，未来一个时期煤炭保供将是关键。
需要高度关注煤炭资源端可能难以为继。2012至2021年，我国煤炭资源勘查投入呈快速下降趋势，从2012年最高121.91亿元降至2021年13.49亿元，下降近90%。煤炭资源勘查投入的快速下降，也为煤炭资源储量进一步提升带来巨大压力。2022年，可供建矿开采的煤炭储量仅为2078.85亿吨。按照50亿吨/年的开发规模，并考虑到回采率等因素影响，预计可供建矿开采的煤炭储量仅能维持20—30年。而且此口径为总的煤炭证实与可信储量，并未考虑区域结构问题。比如，晋陕蒙的产能占到总产能的70%以上，然而储量仅有50%多一点；拥有1/4储量的新疆与贵州，产能占比较低；山东、河北、河南等中东部省区资源更为贫乏，如果分区域来测算煤炭服务年限，则更为有限。未来十年或将是煤炭资源枯竭退出的加速期，值得高度关注。
（三）转型发展中的能源安全还要关注矿产资源安全
转型发展中的能源安全问题不仅仅体现在煤炭资源方面。在能源转型过程中将需要大量矿产资源来支持全球向低碳能源未来的过渡。许多清洁能源技术都是矿物密集型技术。例如，与传统汽车相比，一辆典型电动汽车需要的所选矿物输入量是传统汽车的6倍。基于相同的发电量，陆上风力涡轮机需要的精选矿物是燃气发电厂的9倍。相同生命周期的基础上，光伏和风力发电每单位发电量需要的铜和铁比化石燃料发电分别多40倍和14倍。
储能技术也是矿物密集型技术，尽管电池化学成分可能有所不同，但在能源转换相关用途上，需求量大的电池类型需要相对大量的石墨、锂和钴。铜、铬和钼是广泛用于各种清洁能源和存储技术的交叉矿物。未来对关键矿产高达75%的需求将来自对电网、电池存储（特别是用于电动汽车）和可再生发电能力的投资。可再生能源发电、电网扩张、电池和电动机是关键材料需求的主要驱动力。约87%的铝需求将来自太阳能光伏，而98%的锌需求将来自风力涡轮机，64%的钛需求将来自地热技术。根据世界银行2020年的一份报告，大约75%的铜需求将来自太阳能光伏和风力涡轮机。随着能源转型的推进，能源安全讨论越来越关注关键矿物供应的可用性和安全性。
(本文作者介绍：围绕经济金融和不良资产领域热点问题，发布中国信达系统最新研究成果。)