第1章碳中和目标下我国能源战略研判
　　全球130多个国家表态支持碳中和愿景，我国于2020年9月提出碳达峰碳中和国家战略，相关路线图、时间表和政策措施正在制订和落地实施，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，也是碳达峰碳中和的关键领域。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。
　　1.1 碳达峰碳中和是国家战略
　　1.1.1 碳达峰碳中和已成为全球共识
　　2015年12月，巴黎气候变化大会上通过的《巴黎协定》提出，把全球平均地表气温升幅控制在工业化前水平以上低于2℃之内，并努力将气温升幅限制在工业化前水平以上1.5℃之内，并在“本世纪下半叶实现温室气体源的人为排放与汇的清除之间的平衡”，首次明确了全球实现“碳中和”的总体目标，为世界绿色低碳转型发展指明了方向。“碳中和”是指特定区域(或组织)在一定时间内，通过减碳、零碳、负碳等措施抵消温室气体排放量，使碳释放量与碳吸收量(处理量、处置量)平衡，总碳排放量为零(图1-1)。
　　图1-1 碳中和内涵示意图
　　截至2021年底，全球已有54个国家实现碳达峰，合计碳排放量占全球碳排放总量的40%左右，其中大部分为发达国家。2021年，碳排放量排名前15位的国家中，美国、俄罗斯、日本、巴西、印度尼西亚、德国、加拿大、韩国、英国和法国已经实现碳达峰。截至2021年底，130多个国家表态支持全球实现碳中和愿景，其中包括我国在内的68个国家及欧盟以纳入国家法律、提交协定或政策宣示等方式做出碳中和承诺。芬兰、瑞典、奥地利、德国等少数国家提出在2050年之前实现碳中和，大多数国家承诺在2050年实现碳中和(表1-1)。
　　表1-1 全球主要国家和地区承诺碳中和时间表
　　气候变化是人类需要共同面对的全球性问题，全球温升*终将对全世界的生态系统造成威胁。“覆巢之下无完卵”，全世界所有国家都需要积极应对这一难题。已经有190个缔约方批准《巴黎协定》，实现碳达峰碳中和已成为全球共识。
　　1.1.2 我国提出碳达峰碳中和目标任务
　　1. 我国碳达峰碳中和目标提出背景
　　从全球来看，当今世界正经历百年未有之大变局，世界进入动荡变革期，单边主义、保护主义、霸权主义对世界和平与发展构成威胁，新冠肺炎疫情全球大流行正在推动这个大变局加速演变。2019年美国正式启动程序退出《巴黎协定》，拒不履行相关承诺，严重阻碍了全球气候治理进程，全球气候治理陷入低谷。在此背景下，我国作为世界上*大的发展中国家，即使面临发展经济、改善民生、消除贫困、治理污染等一系列艰巨任务，但为凝聚全球气候治理共识，提出了2030年碳达峰、2060年碳中和的愿景目标，体现了我国应对全球气候变化做出的新努力和新贡献，彰显了我国推动构建人类命运共同体的大国担当。
　　从国内来看，我国处于“两个一百年”奋斗目标的历史交汇期，处于乘势而上开启全面建设社会主义现代化国家新征程的开局阶段，也是经济高质量发展转型的关键阶段。提出碳达峰碳中和目标，对我国未来相当长时期经济社会发展、应对气候变化工作和生态文明建设提出更高要求，有利于促进我国经济社会发展全面绿色转型，建设人与自然和谐共生的现代化，推动绿色低碳发展，持续改善环境质量，建设美丽中国，满足人民日益增长的美好生活需要。
　　2. 碳达峰碳中和是我国对全球的庄严承诺
　　2020年9月22日，习近平主席在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布“中国将提高国家自主贡献力度，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”，首次提出碳达峰新目标和碳中和愿景。
　　此后，习近平主席在气候雄心峰会、“达沃斯议程”、领导人气候峰会等重大国际会议上再次强调我国的碳达峰碳中和目标，并把碳达峰碳中和纳入我国生态文明建设整体布局，制定碳达峰行动计划，“支持有条件的地方和重点行业、重点企业率先达峰”。碳达峰碳中和目标是我国作为负责任大国对国际社会的庄严承诺。
　　3. 碳达峰碳中和已上升为国家战略
　　2020年10月29日，中国共产党第十九届中央委员会第五次全体会议审议通过《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二〇三五年远景目标的建议》，明确了我国碳达峰碳中和的阶段性任务，即“十四五”期间，加快推动绿色低碳发展，降低碳排放强度，支持有条件的地方率先达到碳排放峰值，制定2030年前碳排放达峰行动方案，全面实行排污许可制，推进排污权、用能权、用水权、碳排放权市场化交易；到2035年，“广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降”。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》。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。
　　多个部门和行业正在研究制定减污降碳相关政策，推进碳达峰碳中和由战略目标转化为指导经济产业发展的具体措施，将对包括煤炭行业在内的多个行业产生实质性影响。《关于统筹和加强应对气候变化与生态环境保护相关工作的指导意见》要求，推动钢铁、建材、有色、化工、石化、电力、煤炭等重点行业提出明确的达峰目标并制定达峰行动方案。《完善能源消费强度和总量双控制度方案》要求，强化和完善能耗双控制度，深化能源生产和消费革命，推动能源清洁低碳安全高效利用，倒逼产业结构、能源结构调整，助力实现碳达峰碳中和目标。2020年以来出台的相关政策见表1-2。
　　表1-2 我国自2020年以来出台的碳达峰碳中和相关政策
　　全球气候变化是21世纪人类面临的重大挑战。当前，我国碳排放总量位居世界第一，是全球*大的碳排放国家。应对气候变化事关国内、国际两个大局，事关全局和长远发展，是推动经济高质量发展和生态文明建设的重要抓手，是参与全球治理和坚持多边主义的重要领域。碳达峰碳中和目标的提出和实施，充分彰显了我国应对气候变化的战略决心及大国担当，为深入推进生态文明建设擘画了宏伟蓝图。

目录
前言
第1章 碳中和目标下我国能源战略研判 1
1.1 碳达峰碳中和是国家战略 1
1.1.1 碳达峰碳中和已成为全球共识 1
1.1.2 我国提出碳达峰碳中和目标任务 3
1.2 碳中和目标对我国能源发展的新要求 7
1.2.1 加快能源低碳转型步伐 7
1.2.2 加快新能源技术产业化发展 7
1.2.3 更加重视煤炭的能源兜底保障作用 7
1.3 碳中和目标下我国能源发展战略方向 8
1.3.1 大力发展节能技术，提高能源利用效率 8
1.3.2 大力发展新能源技术，优化电力结构 9
1.3.3 大力发展“清洁煤电+CCUS”，推进煤炭低碳利用 10
1.3.4 大力发展少碳-用碳-零碳能源原理创新，加快颠覆性技术研发 10
1.3.5 转变能源“双控”政策要求，以政策倒逼技术进步 11
第2章 发达国家碳达峰经验分析借鉴 14
2.1 美国 14
2.1.1 美国碳达峰前后现代化进程与能源消费特征 14
2.1.2 美国低碳发展相关政策措施 19
2.1.3 美国碳减排经验分析 21
2.2 德国 25
2.2.1 德国碳达峰前后现代化进程与能源消费特征 25
2.2.2 德国低碳发展相关政策措施 33
2.2.3 德国碳减排经验分析 38
2.3 英国 42
2.3.1 英国碳达峰前后现代化进程与能源消费特征 42
2.3.2 英国低碳发展相关政策措施 46
2.3.3 英国碳减排经验分析 51
2.4 日本 53
2.4.1 日本碳达峰前后现代化进程与能源消费特征 53
2.4.2 日本低碳发展相关政策措施 56
2.4.3 日本碳减排经验分析 60
2.5 发达国家碳达峰主要特征与经验分析 63
2.5.1 碳达峰后能源消费总量并未明显下降 63
2.5.2 碳达峰后仍需要使用煤炭 64
2.5.3 节能提效是优先的碳减排路径 65
第3章 碳中和目标下我国煤炭需求与地位研判 66
3.1 碳中和目标下我国能源需求总量分析 66
3.1.1 经济增长与能源消费脱钩关系分析 66
3.1.2 能源需求总量回顾分析与未来预测 72
3.2 碳中和目标对煤炭行业发展的影响分析 78
3.2.1 煤炭开发利用碳排放特征分析 79
3.2.2 碳中和目标对煤炭行业的影响机制分析 79
3.2.3 碳中和目标下煤炭竞争力格局分析 80
3.3 碳中和目标下煤炭需求预测 84
3.3.1 电力调峰 85
3.3.2 碳质还原剂 86
3.3.3 保障能源安全 88
3.4 碳中和目标下煤炭与新能源地位变化 90
3.4.1 基础能源阶段(2021～2030年) 91
3.4.2 保障能源阶段(2031～2050年) 91
3.4.3 支撑能源阶段(2051～2060年) 92
3.4.4 应急储备能源阶段(2060年以后) 92
第4章 碳中和目标下煤炭科学产能资源量及支撑能力分析 93
4.1 碳中和目标下亟须提高煤炭科学产能支撑能力 93
4.1.1 煤炭科学产能发展现状 93
4.1.2 碳中和目标实现需煤炭科学产能支撑 98
4.2 碳中和目标下煤炭资源采出量与动用量实证研究 99
4.2.1 煤炭资源采出率 99
4.2.2 矿井设计年限服务率 106
4.3 碳中和目标下我国煤炭资源可用量分析 107
4.3.1 我国煤炭资源分布及特征 107
4.3.2 碳中和目标下煤炭资源可用量影响因素分析 113
4.3.3 碳中和目标下我国煤炭资源可供开发量预测 116
4.4 碳中和目标下煤炭科学产能规模分析 117
4.4.1 黄河流域煤炭科学产能规模预测 117
4.4.2 其他区域煤炭科学产能规模预测 118
4.4.3 碳中和目标下煤炭科学产能规模预测 119
4.5 碳中和目标下煤炭科学产能支撑能力分析 119
4.5.1 评估模型 119
4.5.2 数值选取 120
4.5.3 测算结果 121
4.5.4 结论分析 121
第5章 碳中和目标下煤炭面临的挑战和机遇 123
5.1 碳中和目标下煤炭面临的挑战 123
5.1.1 煤炭消费减量导致煤炭行业发展空间受限 123
5.1.2 新能源大比例接入要求提高煤炭供应柔性 124
5.1.3 零碳排放要求颠覆现有煤炭利用方式 124
5.2 碳中和目标下煤炭面临的机遇 125
5.2.1 实现煤炭高质量发展的机遇 125
5.2.2 煤炭升级高技术产业的机遇 126
5.2.3 煤炭与新能源融合发展的机遇 127
第6章 煤炭碳中和战略与科技创新路径 129
6.1 煤炭碳中和战略蓝图与发展战略 129
6.1.1 煤炭碳中和战略蓝图 129
6.1.2 煤炭碳中和战略目标 130
6.1.3 煤炭碳中和发展战略 130
6.2 煤炭碳中和重点任务 134
6.2.1 加大力度勘探符合煤炭科学产能要求的煤炭资源(资源保障) 134
6.2.2 建设煤炭科学产能全国支撑基地(产能保障) 134
6.2.3 推进柔性煤炭科学产能建设(经济运行应急保障) 134
6.2.4 研究制定能源安全下的煤炭科学产能储备战略(国家能源安全保障 ) 134
6.2.5 加快煤炭科学产能支撑力科技攻关(技术保障) 135
6.2.6 构建适应碳中和要求的多能互补的煤矿清洁能源系统(碳中和) 135
6.3 煤炭碳中和科技创新路径 135
6.3.1 煤炭保障能源供给安全的技术路径 136
6.3.2 煤炭开发利用少碳用碳的技术路径 136
6.3.3 煤与新能源多能互补的技术路径 138
6.3.4 煤矿区生态碳汇技术路径 139
第7章 煤炭开发利用碳中和技术体系 140
7.1 煤炭精准保供技术 140
7.1.1 资源勘查与地质保障技术 140
7.1.2 智能无人开采成套技术装备 145
7.1.3 低损绿色开采关键技术 147
7.2 煤炭开发少碳用碳技术 148
7.2.1 煤炭开发节能提效技术 148
7.2.2 煤矿瓦斯抽采利用关键技术 151
7.2.3 煤层 CO2安全封存关键技术 153
7.2.4 煤炭开采扰动空间 CO2封存关键技术 154
7.3 煤炭利用少碳用碳技术 156
7.3.1 先进灵活超超临界发电技术 156
7.3.2 新一代煤气化技术 159
7.3.3 煤经合成气一步法制化学品关键技术 162
7.3.4 整体煤气化燃料电池联合循环发电技术 163
7.3.5 零碳排放的直接煤燃料电池发电新技术 164
7.3.6 先进煤基碳材料制备技术 165
7.4 煤炭开发利用减碳变革性技术 166
7.4.1 深部煤与瓦斯物理流态化共采技术 167
7.4.2 深部煤炭原位化学流态化开采技术 168
7.4.3 深部煤炭原位生物降解流态化开采技术 169
第8章 “煤炭+”多能互补零碳负碳技术体系 171
8.1 “煤炭+”多能互补零碳技术体系 171
8.1.1 清洁煤电+CCUS技术 171
8.1.2 燃煤与太阳能耦合发电+CCUS技术 174
8.1.3 煤与生物质协同利用+CCUS技术 175
8.1.4 绿氢与煤炭转化融合+CCUS技术 179
8.1.5 矿区风光储热一体化发展模式与关键技术 183
8.1.6 矿区中低温地热发电未来技术 188
8.2 “煤炭+”多能互补负碳技术体系 190
8.2.1 矿区咸水层CO2封存技术 190
8.2.2 煤矿原位CO2与甲烷重整制氢技术 192
8.2.3 CO2矿化发电颠覆性技术 193
8.2.4 煤矿区CO2驱替煤层气技术 198
8.2.5 CO2能源化资源化利用催化转化技术 198
8.2.6 CO2捕集革新技术 201
第9章 煤矿区碳汇技术体系 207
9.1 煤矿区生态碳汇扩容技术体系 207
9.1.1 土壤碳库重构与碳汇功能提升技术 207
9.1.2 植被碳库重建与碳汇功能提升技术 208
9.1.3 立体空间碳汇技术 208
9.1.4 水体碳汇功能提升技术 209
9.1.5 地表塌陷修复治理碳汇恢复技术 210
9.2 煤矿区生态碳汇防损技术体系 211
9.2.1 碳库构建碳泄露风险防控技术 211
9.2.2 碳库维护碳泄露风险防控技术 211
9.2.3 地表生态碳汇减损技术 211
9.3 煤矿区碳汇管理技术体系 212
9.3.1 煤矿区碳汇监测技术 212
9.3.2 煤矿区碳汇计量评估技术 213
9.3.3 煤矿区碳汇交易管理技术 213
参考文献 214