能源是現代經濟社會發展的基礎。在人類的能源利用經歷了從薪柴時代到煤炭時代，再到油氣時代的演變過程中，現階段，中國仍然以煤炭作為最主要的能源資源，并且這種狀況還會持續很長一段時間。中國人口眾多，作為發展速度最快的發展中國家，能源問題的重要性尤其突出。中國能源面臨三大問題：人均能源消費水平低、能源需求增長持續時間長與國內能源資源供應嚴重不足的矛盾；大量進口石油天然氣與能源供應安全的矛盾；油氣資源不足、必須大量使用煤炭與環境保護和減排溫室氣體的矛盾。這三大矛盾都與煤炭資源的利用密切相關。江澤民同志在“對中國能源問題的思考”一文（上海交通大學學報，Vol42（3）（2008）：345-359）中指出：“煤炭是中國最重要的能源，生產消費的數量大、比重高，替代有難度。實現煤炭安全、高效、清潔、環保和可持續發展，具有重要意義。”

　　另一方面，人類發展依賴的能源資源，無論是薪柴還是煤炭、石油和天然氣等化石資源，主要由碳、氫、氧組成。從薪柴到煤炭、石油、天然氣，其中的氫碳比（H/C）分別是薪柴0.07、煤炭0.7、石油1.8、天然氣3.5，碳含量逐漸下降，氫含量依次提高。顯然，以煤炭為主要資源的能源結構，就不可避免的會產生大量溫室氣體CO2。因此，高碳能源的低碳利用也是目前備受關注的課題。

　　煤炭作為一種在地球上蘊存了百萬年乃至上億年才形成化石資源，必須經過挖掘開采、物理加工、化學轉化才能為人類所使用。其中物理加工是化學轉化的基礎，化學轉化才是煤炭最終的利用途徑。有效的物理加工是改善煤炭清潔利用的途徑之一，優化和改善煤炭化學轉化方式是實現煤炭高效利用的主要途徑。多年來，中國一直致力于發展潔凈煤技術。在煤炭開采過程中，同時進行煤層氣的開發和利用，地質災害防治、礦區和周邊環境保護等；在煤炭燃燒之前發展的物理加工與化學轉化技術，包括選煤、水煤漿、型煤、動力配煤和煤炭焦化、煤炭氣化（含煤炭地下氣化）、煤炭液化等；在煤炭燃燒過程中發展了燃中處理及集成技術，包括低污染燃燒、燃燒中固硫、流化床燃燒、循環流化床燃燒、增壓流化床燃燒；以及煤炭燃燒后的處理技術，包括煙氣凈化、灰渣處理等。所有這些技術的發展，旨在減少污染和提高煤炭的利用效率，使煤炭作為一種能源達到最大潛能的利用而排放的污染物控制在最低水平，都有助于推進煤炭的高效、潔凈利用。但是，即便如此，中國煤炭的平均利用效率只有33%，環境污染的壓力依然很大。要想從根本上緩解煤炭利用過程中的相關問題，還需要思考和發展新的技術途徑。

　　在中國煤炭的消費結構中，75%是通過燃燒的途徑來使用的，即作為燃料用來發電或者工業鍋爐和民用燃料等，20%用來煉焦制備焦炭，5%通過氣化用于化學合成工業。通過煤炭燃燒把煤炭中的化學能轉化為熱能是利用煤炭能源的最基本的途徑，之后人們或者直接利用熱，或者進一步把熱能轉化為電能。火力發電是中國電源結構中最主要的電力來源，占整個電力市場75～80%的份額。但是通過燃煤發電，煤炭的利用效率很低，只有33%。整體煤氣化燃氣蒸汽聯合循環( Integrated Gasification Combined Cycle ,IGCC) 技術，發電的燃料利用效率可能達到50 %以上，而且可以減少污染物排放，并為CO2 碳封存提供技術基礎。以此為基礎，在煤氣化和燃氣蒸汽之間添加固體氧化物燃料電池（SOFC）發電系統，整體氣化燃料電池系統（Integrated Gasification Fuel Cell System，IGFC）發電技術燃料利用效率可能達到80 %以上，同樣可以實現減少污染物排放和CO2碳封存。從煤炭消費的總體結構考慮，還可以將IGFC中的煤氣化氣源擴充的地下氣化煤氣、煤炭煉焦過程中副產的焦爐煤氣、以及煤炭開采過程中伴生的煤層氣，這些氣體的主要組成成份是一氧化碳（CO）、氫氣（H2）、甲烷（CH4），三種氣體合計為80%以上。這種組分的氣源是不需要經過燃燒而直接通過電化學反應方式將燃料的化學能一步轉化為電能的固體氧化物燃料電池發電系統的最合適的燃料，這種化學能到電能的一步轉化方式是提高燃料利用效率的最有效途徑。通過化學轉化方式的改變來提高煤炭的利用效率是實現煤炭高效利用的有效途徑和保障，這也是實現中國煤炭零排放中的最關鍵技術，應當予以高度重視，加大開發力度。
圖1給出關于實現中國煤炭零排放相關技術的思考。

　　從煤炭開始，通過煤炭焦化、煤炭氣化（含煤炭地下氣化）、包括開采或者副產的煤層氣到煤炭相關氣體的轉化過程，是成熟的或者已經有示范工程的工業技術；從煤炭開始，通過直接液化（神華集團）和間接液化（神華集團、潞安集團）到煤制油的轉化過程，也是有示范工程的工業技術；這些煤炭相關的氣化和液化產品可以作為合成化學品的原料，但更主要的是用作發電的燃料。以這些燃料為基礎，通過分離技術可以分別獲得CO2和H2，還可以聯合SOFC發電的同時獲得CO2和H2，最終獲得高效率發電，低成本制氫和CO2集中回收處理。在圖1中最右邊方框內的內容是在整合工業現有技術的基礎上，目前迫切需要發展的技術，也是世界范圍內以煤炭為基礎發展高效、潔凈利用技術的核心，是目前實現煤炭零排放相關技術中的研究熱點和亟待突破的關鍵技術。

　　另一方面，從煤炭開始，在煤炭開采過程的伴生礦和尾礦，煤炭物理加工過程的尾礦，煤炭化學轉化過程中的灰和渣等固體廢棄物地綜合治理，是實現煤炭潔凈利用的重要方面，是發展以煤炭為基礎的循環經濟模式中必須妥善解決的問題。

因此，煤炭高效、潔凈利用的最有效途徑是發展煤炭多聯產集成技術，尤其是集合了最前沿的燃料電池發電技術的IGFC集成技術，是實現煤炭零排放的關鍵。