作為煤炭大省，山西產(chǎn)出的煤炭曾“點亮全國一半燈”。然而，長期依賴煤炭產(chǎn)業(yè)，也導致山西經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)業(yè)單一，僅煤炭一項就撐起全省工業(yè)的半壁江山，煤、焦、冶、電四大傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)占全省工業(yè)增加值的八成以上。碳排放總量大、強度高，且碳排放結構問題突出，山西實現(xiàn)綠色低碳發(fā)展面臨巨大挑戰(zhàn)。
在全社會積極推動如期實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的背景下，山西主動跳出舒適區(qū)，努力建設清潔低碳、安全高效的能源生產(chǎn)供應體系和消費體系，提高能源供給保障能力，推動產(chǎn)業(yè)結構從“一煤獨大”到“八柱擎天”，著力打造能源革命的“山西樣板”。
直道沖刺：完善綠色多元能源供應體系
“雙碳”目標的實現(xiàn)，能源行業(yè)是主戰(zhàn)場。山西省煤炭消費占一次能源消費的比例超過80%，遠高于全國平均水平。作為全國能源革命綜合試點省，山西堅持“穩(wěn)煤、優(yōu)電、增氣、上新”的方針，在能源供給側加快構建多元化清潔能源供應體系。
據(jù)山西省能源局副局長王茂盛介紹，“十三五”期間，山西省煤礦數(shù)量減至890座，過剩產(chǎn)能退出規(guī)模全國第一，先進產(chǎn)能占比達到68%。
“2021年，山西將實現(xiàn)新舊動能轉換，計劃有30座煤礦核增產(chǎn)能，原煤產(chǎn)量穩(wěn)定在10億噸左右。”王茂盛說，“十四五”時期，山西將做好煤礦“加減法”，適度有序核增部分優(yōu)質產(chǎn)能，核減資源枯竭煤礦，促進產(chǎn)供銜接平衡，繼續(xù)發(fā)揮好煤炭供應的“壓艙石”作用。
在晉能控股集團塔山煤礦地面調度中心，工作人員用鼠標輕點電腦上的“一鍵啟動”，井下采煤機、運輸機、轉載機等綜采設備相繼聯(lián)動運轉。井下各部位運轉視頻清晰可見，伴隨著各類數(shù)據(jù)的變化跳動，滾滾烏金順著皮帶奔向地面。
增加科技創(chuàng)新力度，推進“5G+”智慧礦山建設，是實現(xiàn)煤礦智能化發(fā)展、安全生產(chǎn)和減員增效的有效手段。山西省計劃3年內建成10座智能化示范煤礦、50個智能化示范綜采工作面;5年內基本實現(xiàn)全省大型煤礦、災害嚴重煤礦及其他具備條件煤礦的智能化;到2030年全省煤礦基本實現(xiàn)智能化。
“煤炭開采本身不會排放大量碳，而采掘過程中的伴生產(chǎn)物瓦斯，是一種強烈的溫室氣體，其溫室效應為二氧化碳的21倍。”華新燃氣集團銘石煤層氣公司董事長史忠強介紹說，煤礦瓦斯排放對全球變暖的影響比全球航運和航空加在一起還要大。
低濃度礦井瓦斯排空一直是行業(yè)的難題。銘石煤層氣公司多年來致力于煤礦瓦斯全利用、零排放研究，最終在低濃度煤礦瓦斯(6%以上)直燃制熱一體化技術、低濃度煤礦瓦斯(1.8%以上)催化氧化技術方面取得突破，對低濃度瓦斯“吃干榨凈”，實現(xiàn)高效、經(jīng)濟回收利用。
華新燃氣集團作為一家“采煤采氣一體化”煤礦瓦斯治理的企業(yè)，為我國煤層氣產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展積累了經(jīng)驗。曾牽頭起草三項國家標準，制定了170余項技術規(guī)范;建立了國內第一家煤層氣開發(fā)工程產(chǎn)學研基地、設立了山西省煤層氣聯(lián)合研究基金、成立煤與煤層氣(煤礦瓦斯)共采產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟。
近些年，山西變輸煤為輸電，不斷提升晉電外送能力，“十三五”期間年外送電量突破千億度。
“煤炭在當?shù)仉姀S就地消化，轉化為清潔電力后再進行銷售，一方面減少了煤炭運輸成本，增加了銷售收入，另一方面也避免了通過汽車運煤造成空氣污染，保護了生態(tài)環(huán)境。”塔山發(fā)電公司發(fā)電部負責人袁國生說。
彎道超車：健全清潔低碳的能源消費體系
王茂盛說，山西省想在較短時間內大幅度降低煤炭消費占比，需要克服技術創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)結構、基礎設施建設等方面的問題和挑戰(zhàn)。
山西省將在“十四五”期間控制化石能源消費，大力發(fā)展非化石能源，加快推動可再生能源發(fā)展;大力發(fā)展低碳交通，積極發(fā)展綠色建筑，推動綠色低碳技術創(chuàng)新，推行綠色低碳生產(chǎn)生活方式等;建立完善的有利于能源節(jié)約使用、綠色能源消費的制度體系。
數(shù)據(jù)顯示，山西省每發(fā)1度電，需要消耗315克標準煤，與先進國家270克的耗煤量有較大差距，在減少煤炭使用量方面的空間巨大。
日前，晉能控股集團長治發(fā)電公司2×100萬千瓦項目試運行成功，兩臺百萬千瓦超超臨界、直接空冷燃煤發(fā)電機組，比常規(guī)火電機組煤耗降低10克/千瓦時，年節(jié)約標煤10萬噸。
此外，晉能控股集團加快推進智慧電廠建設。塔山發(fā)電公司通過使用大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、5G通訊等新技術與發(fā)電生產(chǎn)實際深度融合，逐步開啟智慧電廠運營新模式。
晉能控股電力集團科信部副主任李慶華說：“智慧電廠建設使機組能耗進一步降低，通過燃燒優(yōu)化，同等工況下鍋爐效率提高0.5%，降低機組煤耗1.5克/千瓦時，每年可節(jié)約燃料成本600多萬元。”
在山西省岢嵐縣嵐漪鎮(zhèn)下石溝村，漫山的光伏電板整齊地排列著，陽光轉化的電流通過電線輸送到電網(wǎng)中，為當?shù)貛砜捎^的收益。采煤沉陷區(qū)光伏領跑者基地建設和光伏扶貧，是山西省大力推進綠色清潔能源體系建設的一個縮影。
山西風能、太陽能、生物質能、熱能等新能源開發(fā)利用快速推進。“十三五”期間，山西風電裝機年均增長24.16%、光伏裝機年均增長63.21%，光伏領跑基地裝機規(guī)模達到400萬千瓦，居全國第一;運城垣曲、大同渾源抽水蓄能電站均已開工建設;首個日產(chǎn)2萬立方米生物天然氣及有機肥生態(tài)循環(huán)利用項目在忻州正式投產(chǎn)。
山西省還不斷尋求減少對化石燃料的依賴，并向綠色的氫燃料等再生能源轉變。今年年初，中國自主研發(fā)的首臺氫燃料混合動力機車在大同成功下線，標志著中國在鐵路機車氫能利用方面取得關鍵技術突破。
“這種新式機車采用氫燃料電池系統(tǒng)，燃料產(chǎn)物只有水沒有污染，因其清潔環(huán)保，必將具有廣闊的應用前景。”中國科學院院士翟婉明說，氫燃料動力機車氫燃料電池的能量轉換效率是傳統(tǒng)內燃機組的1.7倍。
換道領跑：構建循環(huán)經(jīng)濟的碳捕集體系
碳捕集、碳儲存和碳轉化，是實現(xiàn)碳達峰、碳中和目標的重要手段。近些年，山西省重點研究二氧化碳低能耗大規(guī)模捕集和各類節(jié)能技術等，實現(xiàn)排放量和吸收量的平衡。
森林被公認為最有效的生物固碳方式，也是最經(jīng)濟的碳吸收器。據(jù)測算，每畝林地可產(chǎn)生碳匯量約為1噸/年。近年來，山西省年均造林面積達到400萬畝以上，碳減排價值和潛力巨大。為提升生態(tài)碳匯能力，山西科學推進天然林保護、退耕還林、人工造林、濕地植被恢復等重點工程，開展全省大規(guī)模國土綠化行動，創(chuàng)建綠色低碳生活。
“炭黑”是輪胎等橡膠制品不可或缺的成分，同時也是高耗能、高污染的煤化工制品。日前，12萬噸/年固廢(輪胎)裂解循環(huán)利用項目，在山西轉型綜合改革示范區(qū)陽曲產(chǎn)業(yè)園啟動。該項目將帶來每年約12萬噸的碳減排量，每年將提供近5萬噸的再生石油類資源。
該項目具有完全自主知識產(chǎn)權和領先的廢舊輪胎循環(huán)利用技術，將廢舊輪胎“還原”成最基礎的環(huán)保炭黑、初級油、鋼絲和可燃氣，實現(xiàn)廢舊輪胎循環(huán)利用的“零污染、零殘留、全利用”，最大限度地減少二氧化碳排放量。
山西清潔碳經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)研究院院長宋維寧說，他們自主研發(fā)、投資建設的碳捕集及轉化裝置，從火電廠煙氣捕集二氧化碳，并轉化為戰(zhàn)略新材料碳納米管及其下游產(chǎn)品。
今年3月，山西清潔碳經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)研究院的碳納米管導電漿料生產(chǎn)線，生產(chǎn)出了第一批鋰電池導電漿料，提供給天津力神電池股份有限公司進行鋰電池導電劑的試用。
碳基新材料作為先進材料領域的重要門類，在航空航天、新能源、智能電網(wǎng)、軌道交通、電動汽車、電力電子和節(jié)能環(huán)保等產(chǎn)業(yè)發(fā)揮著不可替代的重要作用，對于保障國防安全、支撐國民經(jīng)濟高質量發(fā)展具有十分重大的戰(zhàn)略意義。
中國科學院山西煤炭化學研究所研究員陳成猛介紹說，山西省“十四五”規(guī)劃聚焦碳纖維、特種石墨、石墨烯和專用功能炭等重點和特色領域，通過政、產(chǎn)、學、研、用協(xié)同創(chuàng)新，努力破解碳基新材料領域關鍵品種的“卡脖子”難題，著力打通碳基新材料從實驗室、中試向產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展通路，努力將山西在碳基新材料領域的“技術優(yōu)勢”轉化為“產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢”。
作者：張磊
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