瞭望｜煤炭保供，如何既增產又增綠？

今年前5個月，山西規模以上原煤產量5。28億噸，同比增長9。3%；非常規天然氣產量44。26億立方米，同比增長19。7%，快於原煤產量增速10個百分點

2021年4月至今，山西電力現貨市場已連續平穩試執行一年多時間，是國家電網經營區內啟動試執行時間最早、結算試執行時間最長、市場主體型別最全的雙邊電力現貨市場

鋼-焦-化-氫、煤-焦-化-氫、煤-焦-碳素、煤-焦-精細化工、高硫煤清潔利用油化電熱一體化等低碳產業鏈日益完善

文 |《瞭望》新聞週刊記者 梁曉飛

確保能源安全繞不開煤炭供應。在新能源快速發展的當下，去年煤電依然貢獻了六成的發電量。今年上半年，全國規模以上企業煤炭產量21。94億噸，同比增長11%，連續5個月保持兩位數快速增長。

煤炭，既是億萬年前經歷滄海桑田褪去綠色的“植物精靈”，又是深埋地底飽含太陽光輝的“光明使者”。統籌抓好煤炭清潔低碳發展、多元化利用、綜合儲運，加快綠色低碳技術攻關，持續推動產業結構最佳化升級，山西不斷提升煤炭增產保供的“含綠量”。

綠色開採：尋求資源開發和生態保護最優解

在山西省古交市的屯川河畔，一條500多米長的輸煤走廊將原煤洗選產生的洗中煤、煤泥等副產品直接輸往附近電廠，轉化為電能。在屯川河對面的山上，一條兩公里長的藍色管道蜿蜒而上，將電廠排出的粉煤灰運至山頂，再透過管道注入400多米深的井下采空區，置換出傳統採煤工藝採不出的資源，最大限度避免地面沉陷。

兩條管道形成一個綠色迴圈。這是山西焦煤集團所屬的屯蘭礦和古交電廠合作推進的一項綠色開採技術——充填開採。

傳統採煤工藝下，機械轟鳴聲中，數以萬噸計的原煤被源源不斷地運至地面。層層重壓下，井下采空區岩石下落，原有的地質結構遭到破壞，地面沉陷難以避免，岩層斷裂還容易造成地下水流失。一項調研顯示，每開採1噸煤就要損耗2。48噸水。此外，採煤產生劣質煤、煤矸石，也加重了礦區環境治理負擔。過去，煤礦眼看著河道下的資源無法開採，還要為採空區治理等問題發愁；燃煤發電產生的大量粉煤灰也需要電廠妥善處置。

“透過充填開採，去年往井下充填粉煤灰86萬噸，多采出優質焦煤118萬噸，還為電廠節省粉煤灰處置費用2200多萬元。”屯蘭礦副總工程師王艾軍說，綠色開採不僅減少了環境影響，還可大幅延長礦井開採年限。

作為不可再生資源，煤炭綠色開採就是要實現資源開發利用的最最佳化、生態環境影響的最小化。早在2013年，國家能源局、財政部等四部門就曾印發《煤礦充填開採工作指導意見》，要求透過開採技術創新，促進資源開發和生態保護協調發展。

2019年起，產煤大省山西試點推進煤礦綠色開採，並出臺減免資源稅等一系列支援政策。截至目前，山西已建成綠色開採試點煤礦32座。潞安化工集團高河煤礦達到了“矸石零排放、地面零沉降、水體零破壞”的標準；山西焦煤集團東曲煤礦建立了“地面不見矸石山、無矸石外排”的模式；山西義棠煤業保水開採實現帶壓區安全開採，保護奧灰水不受破壞；晉能控股集團成莊煤礦煤與瓦斯共採填補了高瓦斯礦區綠色開採行業空白。

與此同時，煤礦智慧化建設加快推進。截至目前，山西已建成22座智慧化煤礦、548處智慧化採掘工作面，有23座煤礦實現5G入井，智慧化採掘工作面減人比例達到30%左右，智慧化煤礦產能佔全省生產煤礦總產能的40%以上。

今年5月，山西進一步提出，將持續探索煤炭綠色開採技術路線，推動智慧化、雲計算、5G和物聯網技術與綠色開採充分融合，提高綠色開採效率。

國網山西電力排程控制中心 受訪企業供圖

瓦斯利用：從高濃度到超低濃度吃幹榨淨

煤炭開採本身不會排放大量碳，碳排放主要集中在煤炭利用環節。但在採掘過程中，與煤伴生的瓦斯既是一種非常規天然氣，也是一種強烈的溫室氣體。瓦斯的主要成分為甲烷，其溫室效應是二氧化碳的20多倍。減少煤礦生產過程中的瓦斯排放，是煤炭行業低碳發展必須邁過的一道坎。

“初始瓦斯濃度92%，當前瓦斯濃度80%，抽放情況正常。”今年6月，在華電煤業集團山西石泉煤業公司井下一處工作面內，煤礦安全員用隨身攜帶的裝置，實地測量了一處瓦斯抽採管道內的最新數值。

記者在井下看到，瓦斯抽採管道上標註的資訊顯示，自2021年4月起，這裡就開始預抽瓦斯。一同下井的安全員告訴記者，石泉煤礦是一座高瓦斯礦井，先要抽上3年瓦斯，才能開始採煤。

“這既是為了安全，也是為了低碳。”石泉煤業董事長白鵬說，在創新瓦斯抽採工藝的同時，煤礦引進瓦斯發電機組，解決抽放瓦斯的排放問題，每年可減少溫室氣體排放約11。78萬噸。

記者採訪發現，不少煤礦仍有一些超低濃度的風排瓦斯被直接排空。這些氣體來自井下通風管道，也被稱為乏風。據潞安化工集團國家煤基合成工程技術研究中心測算，目前我國煤礦超低濃度瓦斯年排放量較大。由於其濃度低、富集難、氣量大，利用起來非常困難。

位於山西省長治市的潞安化工集團高河乏風氧化發電專案，是全國首家、全球規模最大、穩定執行時間最長的煤礦乏風氧化發電示範專案。運營這一專案的長治市億揚能源科技有限公司負責人趙志中說，專案滿負荷執行狀態下，每小時能處理108萬立方米超低濃度瓦斯，年發電量2億千瓦時，可實現溫室氣體減排140萬噸二氧化碳當量。

此外，大量廢棄礦井中殘存的瓦斯也被抽取利用。晉能控股集團煤與煤層氣共採國家重點實驗室執行副主任李國富說，山西已從廢棄礦井採空區抽採利用煤層氣上億立方米，減排效果顯著。

目前，山西已形成煤層氣產能227。25億立方米/年。面對煤炭保供壓力，瓦斯利用效果凸顯。資料顯示，今年前5個月，山西規模以上原煤產量5。28億噸，同比增長9。3%；非常規天然氣產量44。26億立方米，同比增長19。7%，快於原煤產量增速約10個百分點。

煤電轉型：傳統能源與新能源優勢互補

近年來，我國以風光為主的新能源發展迅猛。由於新能源具有很大的波動性，快速增加的新能源裝機對能源系統執行帶來較大挑戰。

以山西為例，全省風電、光伏裝機規模超過3700萬千瓦，但極端天氣條件下，實際出力規模甚至不到百分之一。國網山西省電力公司排程控制中心主任王其兵說，新能源“靠天吃飯”，要實現“氣象驅動型”的電力平衡，對電力執行帶來很大挑戰。

未來，新能源在發電裝機中的佔比越來越高，傳統火電企業何去何從？山西瑞光熱電有限責任公司副總經理董鑫說，由於風電、光伏具有波動性、間歇性等特點，新能源裝機規模越大，越需要響應速度快的火電機組進行配合。

兩年前，瑞光熱電2號機組進行了靈活性改造。在新能源大發時，只要短短几分鐘，機組負荷就能從30萬千瓦下調到13萬千瓦，為新能源消納讓渡出發電空間；一旦新能源發電不足，火電也能快速頂上，確保電力供應穩定安全。

持續推進的電力市場化改革，促使越來越多的煤電企業主動參與調峰。山西是首批8個電力現貨建設試點省份之一。2021年4月至今，山西電力現貨市場已連續平穩試執行一年多時間，是國家電網經營區內啟動試執行時間最早、結算試執行時間最長、市場主體型別最全的雙邊電力現貨市場。

國網山西省電力公司資料顯示，得益於市場化機制，山西電網新能源消納空間最大增加500萬千瓦。去年電力供應緊張時期，山西電網日均增加發電能力約200萬千瓦，最大降低尖峰負荷約90萬千瓦。今年以來，山西市場化交易電量佔全部發電量的九成以上，日前，現貨市場單日最大峰谷價差1。5元/千瓦時，晚高峰時段實時現貨出清均價0。7126元/千瓦時，是日實施現貨出清均價的1。95倍。

多名山西電力行業人士表示，在“中長期+現貨+輔助服務”的電力市場體系下，優先消納新能源是基本原則。在新能源大發時段，電力現貨分時電價將降為零，煤電機組只有擁有靈活的調峰能力才能有效降低成本；新能源出力不足時，分時電價最高能達到1。5元/千瓦時，激勵煤電機組頂峰發電，有效助力電力保供。

多元利用：推動煤炭由燃料向原料轉變

在位於山西轉型綜合改革示範區的華陽碳谷，去年10月併網的1兆瓦時鈉離子電池儲能系統已成為周邊“網紅”打卡地，不少新能源汽車前來體驗綠色充電。“一般的充電樁相當於充電插座，這裡可以說是一個充電寶。”華陽新材料科技集團新能源蓄能新材料事業部副總經理趙廣說，這套系統的核心裝置是鈉離子儲能櫃，透過整合光伏發電、飛輪儲能、電化學儲能、充電樁等多項技術，綠色電量變得可儲可控。

五年前，中科院物理研究所在鈉離子電池碳基負極材料研究上取得突破，無煙煤正是負極材料的上佳原料。利用豐富的無煙煤資源，華陽新材料科技集團聯手中科海鈉科技公司共同推進鈉離子電池規模化應用。

在陽泉神堂嘴煤層氣工業園區，煤層氣製備金剛石的培育、打磨在有條不紊地進行著。在大唐雲岡熱電廠，燃煤排出的煙氣順著蜿蜒的管道進入捕集裝置，經過冷卻、吸收、解析、提純等多道程式，成為高純度的液態二氧化碳，最終轉化為碳奈米管及其下游產品。

無煙煤制鈉離子電池負極材料、煤層氣製備金剛石、煤制特種油蠟……堅持“高階化、多元化、低碳化”發展方向，山西推動煤炭清潔高效利用不斷邁出堅實步伐。

今年5月，山西晉南鋼鐵集團依託自身鋼鐵、焦化、化工的能源互補優勢，首次在國內將氫氣應用在1860立方米高爐，實現氫能鍊鋼，低碳冶金。7月，孝義市鵬灣氫港氫能產業園焦爐煤氣制氫專案正式投產，這座煤城首次產出99。99%的高純度氫氣，當地首輛氫能重卡完成氫氣加註。

鋼-焦-化-氫、煤-焦-化-氫、煤-焦-碳素、煤-焦-精細化工、高硫煤清潔利用油化電熱一體化等低碳產業鏈日益完善，煤炭正由單一燃料屬性向燃料、原料方向並重轉變，共同推動高碳能源低碳利用，黑色煤炭綠色發展。■