中国是人口大国，无论哪种单一能源都不能解决能源问题，必须发展多种替代能源。发展替代能源不能仅看到它的好处，更应该考虑它存在的问题；既要有多元化发展战略，又要目标明确，重点突出，提高资金使用效率；要用科学发展的观点组织能源规划，确保中国能源战略安全、可靠，稳步前进。
十二、化石能源的去碳化技术
1.化石能源的去碳技术
在化石能源消耗结构中，煤炭一直占主体。世界对煤炭的依赖在20世纪初达到高峰，达到能源消耗的90%，此后由于石油资源的发现而得到缓解。煤炭在中国的能源资源中居绝对优势地位，在能源消费构成中也占一半以上。煤的大量使用造成严重的环境污染，大气中的主要污染物，如二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、烟尘、颗粒物、有机污染物、重金属等的主要来源都是煤燃烧的产物。这些污染物除了造成酸雨、光化学烟雾外，氮氧化物和二氧化碳还会加剧温室效应，成为温室气体的重要排放源。据统计，燃烧化石燃料导致的二氧化碳排放约占美国温室气体排放总量的80%。根据国家环保总局（现环境保护部）公布的历年环境状况公报，中国二氧化硫和烟尘的排放量虽然逐年稍有下降，但仍然很大。这与煤炭的大量消耗有直接关系。中国2008年废气中主要污染物排放情况为：二氧化硫排放量为2321.2万吨，烟尘排放量为901.6万吨，工业粉尘排放量为584.9万吨，分别比2007年下降5.9%、8.60%，16.3%。
由于目前还没有能够完全替代煤炭的能源，加强对煤炭等化石能源利用技术的改进成为当务之急。如何在开发和利用的过程中减少污染物排放，同时通过煤炭这一“非清洁”能源获得“清洁”的气体和液体燃料成为能源研究的重要目标，于是洁净煤技术应运而生。
在煤的利用过程中有多种方法可以实现污染物的排放减少。比如能在煤的燃烧或转化之前将煤中的有害物质通过某种方法分离出去，或者通过对燃烧过程的控制来阻止污染物的生成，或者将燃烧后的烟气在排入大气之前将其净化，脱除二氧化硫、氮氧化物以及二氧化碳等，都可能达到煤利用无污染的目的。经过三十多年的研究，洁净煤技术的许多方面已经走向成熟，成为继续利用煤炭的重要技术基础。若全面采用洁净煤技术，每年可以减少上千万吨二氧化硫的排放，减少因此造成的经济损失6000亿元，同时还可弥补液体燃料短缺和石油资源不足的问题。据预测，到2050年将有22%左右的煤用于制备液体和气体燃料，将有40%左右的油品短缺可用煤的液化来弥补。
洁净煤技术是指为了减少污染排放与提高利用效率，在煤炭从开发到利用的全过程中所采用的加工、燃烧、转换及污染控制等高新技术的总称。洁净煤技术将煤炭利用的经济效益、社会效益与环保效益结合为一体，它主要包括清洁生产技术、清洁加工技术、高效清洁转化技术、高效清洁燃烧与发电技术以及燃煤污染排放治理技术等。
这些技术按其生产和利用的过程可分为三类：第一类是在燃烧前的煤炭加工和转化技术，通过燃烧前将煤中的氮、硫等化合物分离出去，就可以降低燃烧过程中氮氧化物、硫氧化物等污染物的生成量；第二类是煤炭燃烧中的处理技术，通过在燃烧过程中改变燃料性质、改进燃烧方式、调整条件、适当加入添加剂等方法来控制污染物的生成，从而实现污染物排放量的减少；第三类是燃烧后不同种类的烟气净化技术，将污染物回收处理或利用，从而减少排放。另外，随着对全球变暖问题的日益关注，以二氧化碳的分离、回收和填埋为核心的污染物近零排放燃煤技术也成为洁净煤技术的重要内容。
燃烧前的煤炭加工技术主要是指洗选技术，包括物理与化学洗选、型煤和水煤浆技术。常规物理选煤技术一般可除去煤中60%的灰分和40%的黄铁矿硫，而超细粉的新物理选煤技术可以去除90%以上的硫化物和其他杂质，然后采用化学脱硫和生物脱硫（即化学洗选和物理洗选）的方法来实现煤炭中硫化物含量的进一步减少。型煤是将一种或数种粉煤或低品位煤与一定比例的胶粘剂、固硫剂等采用特定的机械加工工艺，加工成一定形状、尺寸和有一定理化性能的煤制品，是洁净煤技术中投资小、见效快、适宜普遍推广的技术。与直接燃烧原煤相比，可减少烟尘50%～80%，减少二氧化硫排放40%～60%，燃烧热效率可提高20%～30%，节煤率达15%。水煤浆是由煤粉（一般占60%～70%）、水（一般占30%～35%）和少量添加剂组成的煤基液体燃料，它的制备以浮选精煤为原料，经脱水、脱灰、磨制，加添加剂后与水混合成浆。由于它在制备过程中经过净化处理，其灰分低于8%、硫分低于1%，且燃烧时火焰中心温度较低（火焰温度平均比煤粉火焰低100～200℃），烟尘、二氧化硫、氮氧化物等的排放量都低于燃油和散煤，同时保持了煤炭原有的物理化学特性，所以具有很强的实用性和商业推广价值。
燃烧前的煤炭转化技术是指煤炭气化和煤炭液化技术。煤炭气化是在高温条件下使煤或焦煤与汽化剂（蒸气或氢气）通过部分氧化反应，将煤转化为可燃气体（简称煤气），煤中的灰分以废渣的形式排出，可以明显提高煤炭的利用效率。在使用前可将煤气中的气态硫化物、氮化物以及颗粒物较高效地脱除，克服由于煤的直接燃烧而产生的燃烧效率低、燃烧稳定性差及其所造成的环境污染等问题。煤炭气化随工艺操作条件和所加入的氧化剂的不同，可得到不同种类的煤气产品，如供城市居民使用的燃料、供合成氨和合成甲醇用的化工合成原料气和供冶金和电力等工业用做工艺燃料或发电燃料的工业气。目前的煤炭气化技术中应用了先进的水煤浆燃烧技术，可同时产生蒸汽，可以为蒸汽—燃气联合循环发电提供最理想的燃料气。煤炭液化是指在特定的条件下，将固体原料煤转化为液体后，再进行深加工而从煤炭中获得可替代石油的清洁液体燃料，以满足需要液体燃料的工业设备动力需求，能够减少污染并提高能源转化效率，有广阔的发展前景。世界各国，如德国、美国、英国、日本和前苏联等加强了对煤液化的研究开发工作，并取得重要研究成果，目前该技术已进入工业化生产阶段。
煤燃烧中处理技术主要是清洁煤发电技术，目前主要包括低氮氧化物燃烧技术、循环流化床燃烧技术、增压流化床燃烧技术、整体煤气化联合循环发电技术、超超临界发电技术以及未来的与燃料电池结合的联合循环系统等。这些技术尽可能高效、清洁地利用煤炭进行发电，能有效提高煤的转化率，降低燃烧过程中污染物的排放。其中，煤的流化床是于20世纪 60年代开始迅速发展起来的煤燃烧方式。它适应性强，易于实现炉内脱硫和低氮氧化物排放，且燃烧效率高，能有效地利用灰渣，呈现出很好的发展势头。为了减少燃烧过程中的有害气体排放，还在燃烧中采用炉内脱硫和炉内脱硝技术。炉内脱硫通常是在燃烧过程中向炉内加入固硫剂，使煤中硫分转化为硫酸盐并随炉渣排出；炉内脱硝主要是采用低氮氧化物的燃烧技术，这种技术最多可以减少氮氧化物排放量50%。
燃烧后的烟气净化技术主要是烟气净化和除尘，包括烟气脱硫技术、脱硝技术、颗粒物控制技术和以汞为主的痕量重金属控制技术等。烟气脱硫技术通常可分为干法脱硫和湿法脱硫，其中湿法脱硫应用最广，其脱硫过程是气液反应，效率较高。通常的烟气脱硝也分为干法和湿法，干法的脱硝率最高可达80%～90%，湿法的脱硝率可达90%以上。其中干法存在氨泄漏和硫酸氢铵的沉积腐蚀问题，湿法脱硝率虽高，却存在用水量大和水二次污染的问题。烟气除尘是通过安装除尘装置的方法进行的，这种方法使用的装置有很多种，其中应用较广的是静电除尘器，其除尘效率可达99.99%。虽然它设备庞大、投资费用高，但它运行费用低、处理烟气量大、操作方便、可完全实现自动化，因而被普遍应用于中国各大电厂。
2.化石能源的节约利用技术
提高能源的利用效率，可以在保持经济增长速度的前提下，减少能源消耗，具体体现在能源的开发、生产、输送、转换和利用全过程中，涉及社会经济的各个方面。关于终端能源消耗的结构，世界平均水平是工业占35.4%，交通运输占28.3%；中国的能源部门消费构成中，工业高达70.3%（约为世界水平的1倍），居民占15%，交通运输仅占8.8%，农业占4.4%，服务业占1.5%。可见中国高耗能制造业的比重比其他国家高得多，而交通运输能源消费比重却比其他国家低。因此，在重点用能部门如工业、建筑、交通等各领域，应通过改善燃油经济性、提高建筑能效和电厂能效等措施，努力实现节能增效的低碳发展目标。
工业生产领域减少温室气体排放的技术研发及其应用范围广，技术要求高。这些技术可分为4个层次，一要进行节能设备的研究开发，使生产出单位产品的能耗降低；二是如果采用改进的生产工艺，即使相同的设备，也能获得较高的能源利用效率；三是改变整体的工艺流程，实现资源的循环利用；四是其他资源（如原料、水等）节约技术。这些技术的节能效果有直接的也有间接的。如减少废水排放，不仅节约了水资源，还能降低废水处理负荷；减少丢弃工业边角料，不仅可以节约原料，还能降低废弃物填埋、焚烧或其他物理化学处理的负荷等。
建筑物是能耗大户，全世界接近1／3的能源消耗产生在建筑物上，而且目前还有逐年递增的趋势。世界各国能耗总量中建筑业占重要地位，工业发达国家的建筑能耗占总能耗的42%～45%，中国的建筑能耗占全国总能源的25%。
一般而言，建筑节能是指在建筑材料生产、房屋建筑施工及使用过程中，合理地使用、有效地利用能源，以便在满足同等需要及达到相同目标的条件下，尽可能降低能耗，以达到提高建筑舒适性和节约能源的目标。建筑节能涉及建筑物的整个生命周期过程，包含建筑材料的生产、运输及安装，建筑方案的设计，建筑物本身的建设、使用、管理和环境等过程，要在满足同等需要的前提下实现能源的节约，提高能源的使用效率。所以，建筑节能措施是综合性的，在通过一定的技术手段获得舒适健康环境的同时，提高能源利用价值，以有限资源和最小能源消费为代价获取最大的经济效益和社会效益。可见，推行建筑节能已是发展低碳经济不可或缺的重要方面。建筑节能的含义经历了3个不同的阶段：第一阶段是建筑中节约能源，也就是在房屋的建造过程中节约能源；第二阶段是建筑中保持能源，也就是在建筑物中减少能源的散失；第三个阶段是在建筑物的利用过程中提高能源的利用效率。因此，要达到建筑节能，在建筑的设计、建筑材料选择和建筑耗能等各个方面都要引入节能技术，使建筑物在整个生命周期中都能实现节能。
