從烏金變綠金,煤企已過萬重山

山西擺脫一煤獨(dú)大,煤企尋到一條轉(zhuǎn)型的青云路。

作者:王晴 發(fā)自山西陽泉 來源:南風(fēng)窗 日期:2024-03-05

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山西焦煤港口煤炭轉(zhuǎn)運(yùn)現(xiàn)場(圖\山西焦煤集團(tuán)


先讓時間回到3年前。

2020年9月,中國“碳達(dá)峰”“碳中和”兩大目標(biāo),在第75屆聯(lián)合國大會上被明確提出。 2030年、2060年,兩個目標(biāo)實現(xiàn)的時間點(diǎn),讓能源領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型變得如此迫切。外部環(huán)境在向“低碳”系統(tǒng)性轉(zhuǎn)型,身在上游的煤炭企業(yè),也在綠色之下走入了發(fā)展難題。

轉(zhuǎn)型的信號早已顯露,早在2016年去產(chǎn)能時期,煤炭領(lǐng)域的變革便已開始發(fā)生。經(jīng)歷幾輪煤價跌宕,置身事內(nèi)的從業(yè)者慢慢發(fā)現(xiàn),在保供的大前提下,降產(chǎn)能的步子不可邁得太大。若要綠色發(fā)展,從生產(chǎn)端、加工端和銷售端一路望去,處處都是可提升的空間。

在提出雙碳目標(biāo)的同年,山西國有煤炭企業(yè)也陸續(xù)開啟了下一步。彼此將家底數(shù)了一遍后,在山西省國資運(yùn)營公司的主導(dǎo)下,煤企按照煤種及發(fā)展方向分類,重新形成了晉能控股集團(tuán)、山西焦煤集團(tuán)、潞安化工集團(tuán)和華陽新材料科技集團(tuán)四大國有煤企,是謂專業(yè)化重組。

重組,只是個引子。

分類整合后,處于能源供應(yīng)鏈上游的老牌企業(yè),如何圍繞煤,蹚出新路?這其實是煤企一直在面對的老問題。

在一步緊跟一步的探尋中,企業(yè)們漸漸發(fā)現(xiàn),“綠色”與“發(fā)展”不是蹺蹺板的兩頭,而是同一條道路。


“猛獸”入籠,為我所用

“瓦斯不治,礦無寧日?!钡V工岳愛建清晰地記得,20年前的礦上,四處寫著類似的標(biāo)語。

瓦斯爆炸,是煤礦事故中最嚴(yán)重的一種。事故一旦發(fā)生,其沖擊波將隨著氣浪,席卷井下巷道,整個礦都可能被炸毀。

彼時,瓦斯無法控制,甚至有說法道,礦工只有上了井,才是個人。因為,身在井下,無人知道下一秒會發(fā)生什么。

煤礦瓦斯,是煤層氣與空氣混合形成的氣體。煤層氣是被吸附在煤層微孔中的甲烷氣。在煤礦開采時,采煤的巷道被開拓出來,導(dǎo)致煤層壓力降低,煤層氣便會離開煤體,涌入巷道中。

國內(nèi),高瓦斯礦井、煤與瓦斯突出礦井約占所有生產(chǎn)煤礦的一半,而約85%以上的煤礦,為井工開采,這也意味著一旦煤礦瓦斯事故發(fā)生,極易造成群死群傷。

治理煤礦瓦斯,綜合利用煤層氣,是煤企構(gòu)筑安全高效能源體系的關(guān)鍵一步。

早在上世紀(jì)90年代,原晉煤集團(tuán)(現(xiàn)為晉能控股裝備制造集團(tuán)),便在礦區(qū)開采主場向西轉(zhuǎn)移的過程中,死磕上了煤層氣這頭“猛獸”。

當(dāng)時,煤礦瓦斯治理主要依靠井下抽采,但受時空限制,預(yù)抽時間短,極易造成瓦斯超限,并引發(fā)瓦斯事故。90年代初,為治理煤礦瓦斯災(zāi)害,晉煤集團(tuán)引進(jìn)了國外地面煤層氣開發(fā)技術(shù),探索從地面超前預(yù)抽采煤層氣。

這是一個短期內(nèi)資金投入遠(yuǎn)大于回報的工作。

煤與煤層氣共采國家重點(diǎn)實驗室的科研秘書張典坤解釋,由于晉城地區(qū)所產(chǎn)煤種屬無煙煤,雖然含氣量高,但致密性強(qiáng),煤層氣滲透率很差,當(dāng)時參與煤層氣開發(fā)的外國公司認(rèn)為,這是煤層氣地面開發(fā)的禁區(qū),不可能成功。

2000年前后,在測算過經(jīng)濟(jì)效益后,合作的外資公司因抽采出的天然氣價格過低,開發(fā)投入高,無法滿足經(jīng)濟(jì)價值,撤資離開。2003年,晉煤集團(tuán)單獨(dú)成立藍(lán)焰煤層氣有限公司,自主探索煤層氣的地面開采技術(shù)。

被視作“鐵板一塊”的無煙煤煤層,如何才能讓其將吸附的氣體放出?張典坤說,當(dāng)時,參與開發(fā)的技術(shù)人員做了個顛覆傳統(tǒng)油氣開發(fā)技術(shù)的嘗試,即將歷來使用的“泥漿鉆進(jìn)”改為“清水鉆進(jìn)”,并改高壓放噴為定壓排采。

原本,為了讓鉆井液能更好地攜帶鉆井雜質(zhì)上來,傳統(tǒng)油氣鉆井都使用泥漿做鉆井液。但在實踐過程中,研究員們發(fā)現(xiàn),泥漿會將煤層原生的孔隙堵塞,導(dǎo)致煤層氣更難以釋放。改用清水鉆井,再進(jìn)一步用活性水將煤層壓裂,都是為了制造更多裂縫。

而為了讓煤層氣更好地釋放,從吸附狀態(tài)轉(zhuǎn)為游離狀態(tài),研究人員再在井筒中創(chuàng)造了一個定壓低壓排采條件,讓煤層氣能從管中流出。

如今,像使用了煤與煤層氣共采技術(shù)的成莊礦,其瓦斯抽采率能達(dá)84%以上。配合后續(xù)探索出的井上下聯(lián)合抽采技術(shù),先采氣,后采煤,晉能控股如今的大部分高瓦斯煤礦,已經(jīng)實現(xiàn)了“高瓦斯礦井,低瓦斯開采”。2006年以后,率先使用了共采技術(shù)的晉城礦區(qū),再沒發(fā)生過瓦斯傷人事故。

“這些技術(shù),現(xiàn)在說起來簡單,但當(dāng)時都要下很大的決心?!睆埖淅せ貞浾f。

驅(qū)動研究者們?yōu)榇藠^斗十余年的,并不是經(jīng)濟(jì)利益,而是安全所需。據(jù)晉能控股戰(zhàn)略發(fā)展部介紹,即使在如今,煤礦瓦斯單獨(dú)的經(jīng)濟(jì)效益也不高。只有在疊加煤層氣補(bǔ)貼、保供保產(chǎn)等因素的情況下,煤與煤層氣共采才是一個有綜合經(jīng)濟(jì)效益的行為。

但企業(yè)仍在持續(xù)投入。幾乎每一個相關(guān)人士都強(qiáng)調(diào):“對煤炭企業(yè)來說,它最大的效益就是安全?!?/p>

在今年9月的太原能源低碳發(fā)展論壇上,煤與煤層氣共采,被視為煤炭企業(yè)雙碳達(dá)標(biāo)最現(xiàn)實、最經(jīng)濟(jì)可行的路徑之一。由于甲烷的溫室效應(yīng)是二氧化碳的20余倍,開采煤層氣,相當(dāng)于在安全生產(chǎn)的同時,既補(bǔ)充我國缺少的天然氣資源,又有效降低溫室氣體排放。

在煤礦整合重組后,更多的開采技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)也在逐步推廣。無論是煤與煤層氣共采,還是保水開采、充填開采、智能化礦井建設(shè),在更規(guī)范與綠色的開采探索中,煤炭企業(yè)正悄然從“高耗,高?!钡墓逃杏∠笾修D(zhuǎn)型開去。

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華陽新材鈉離子電池生產(chǎn)線(圖\華陽新材料科技集團(tuán))


轉(zhuǎn)向市場思維

國有煤企向來承擔(dān)著保供需求,但在部分生產(chǎn)礦區(qū)資源走向衰竭,外部環(huán)境不穩(wěn)的背景下,如何在綠色的前提下提高自己的盈利能力,也成了企業(yè)發(fā)展必須要面對的問題。

最早的契機(jī)來自幾次閑談。山西焦煤集團(tuán)(下稱山西焦煤)的高層發(fā)現(xiàn),每每與銷售端開會或聊天,集團(tuán)的銷售人員總會表示,有企業(yè)指名要買特定某個礦區(qū)的煤。

被指定的煤,往往含硫量更低,多項指標(biāo)超過實際使用需求。下游企業(yè)若買得這類煤回去,再自己配些指標(biāo)略低的煤,便可用買少量優(yōu)質(zhì)煤的價格,獲得更多符合使用標(biāo)準(zhǔn)的煤量。

“我們的煤太好了,就相當(dāng)于味精一樣?!苯姑荷鷳B(tài)環(huán)保部一級專家霍雪萍笑稱。

下游企業(yè)的配煤需求,引起了山西焦煤的注意。若本公司產(chǎn)的精煤賣到下游后,變成了其他企業(yè)加工為配煤的原材料,這個加工增值的利潤,為何不由我們來做?此外,不同的鋼廠客戶,也往往有不同的煉焦煤需求。種種動向,在這個一向以生產(chǎn)端為銷售中心的企業(yè)內(nèi)部,種下了一些轉(zhuǎn)變的種子。

進(jìn)一步的撬動,來自走出去的經(jīng)驗。

2020年夏末,山西焦煤技術(shù)中心主任楊彥群前往河北邯鄲的煉焦煤企業(yè)交流。該企業(yè)給他介紹道,如今,他們已能根據(jù)不同的需求,提供102種配煤。

友商的發(fā)展,讓楊彥群有了想法。

正逢山西焦煤重組,重組后的新焦煤集團(tuán),共有百余座煤礦,能生產(chǎn)的煤種齊全,是得天獨(dú)厚的資源稟賦。憑借全煤種優(yōu)勢,山西焦煤配什么煤不行?

這樣的設(shè)想,在后續(xù)的交流會中得到進(jìn)一步確認(rèn)。“配煤實驗室”的企劃被上報至山西省科技廳后,因其能綜合利用煤炭資源,與科技廳期待的企業(yè)低碳高效發(fā)展模式如出一轍,該計劃迅速得到了通過。

2021年7月,“煉焦煤智慧評價與高效利用山西省重點(diǎn)實驗室”成立,主要研究高效利用不同煤種,配出符合市場需求的煤,以提高企業(yè)的市場定價權(quán)和產(chǎn)品競爭力。企業(yè)“精煤制勝,配煤優(yōu)勢”的發(fā)展戰(zhàn)略,也在逐步確立。

這一以市場為導(dǎo)向、提升企業(yè)產(chǎn)品價值的精益化經(jīng)營路徑,在鋪龍灣礦井的實踐中得到了肯定。

據(jù)楊彥群向南風(fēng)窗介紹,鋪龍灣礦井為一個資源衰竭型礦井,產(chǎn)能已逐漸下降。但由于礦井基本員工數(shù)、排水通風(fēng)量不變,礦井一度僅為盈虧堪堪平衡的狀態(tài);靠礦井為生的職工,陷入收入下降的窘境。

為找到新的收入增長點(diǎn),鋪龍灣礦井的職工改造了選煤廠的上煤系統(tǒng),引入外部煤炭,和本礦生產(chǎn)的煤礦進(jìn)行配洗。通過配洗后,細(xì)分出的多種配煤以更高的價格售出。2022年,依靠精益化售賣配煤,普龍灣礦井營收達(dá)一個億。

“山西有840多座煤礦,我們住在煤窩窩里頭,”楊彥群說,“一旦礦井面臨資源枯竭,我們就關(guān)掉,但人還要生活,那怎么辦?”

無論是增強(qiáng)企業(yè)競爭力、發(fā)展全產(chǎn)業(yè)鏈,還是提高煤炭利用率,配煤都是一條必須走的路。


送走煤礦,邁入藍(lán)海

煤,當(dāng)然重要,但只賣煤,即使是精煤、配煤,也仍然是單一產(chǎn)業(yè)。要應(yīng)對未來的變化,擺脫“一煤獨(dú)大”,煤企仍要尋找多重出路。

專業(yè)化重組后,華陽新材料科技集團(tuán)(下稱華陽新材)送走了能貢獻(xiàn)一半產(chǎn)能的煤礦,僅剩下八座生產(chǎn)煤礦,及兩座在建煤礦,以作基礎(chǔ)的資金支持。輕裝出發(fā),他們要在新能源領(lǐng)域排頭探路。

按照先行一步的歐洲經(jīng)驗,隨著能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型,社會對傳統(tǒng)化石能源的依賴度下降,意味著對以風(fēng)能、太陽能為代表的新能源的需求增長。

據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布的《中國電力行業(yè)年度發(fā)展報告2023》,2022年,風(fēng)能和太陽能合計新增發(fā)電裝機(jī)占全部新增發(fā)電裝機(jī)的62.5%,新能源已成為新增發(fā)電裝機(jī)的主體。若不提前布局新能源,在碳達(dá)峰后,煤企在能源領(lǐng)域的重要性將大大下降。

破局的關(guān)鍵之處,在電化學(xué)儲能。

與傳統(tǒng)化石能源相比,受自然條件影響,新能源的發(fā)電不穩(wěn)定,電力供需雙側(cè)波動性更強(qiáng)。要穩(wěn)定新能源的供給,發(fā)展儲能可謂一條必由之路。當(dāng)前,從中國已投運(yùn)的儲能項目來看,抽水儲能仍為主要裝機(jī)結(jié)構(gòu),占比3/4以上。

“建造水庫蓄能需要一定的地理條件,不是所有地方都能建起來?!比A陽產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究總院的副院長蒯平宇對南風(fēng)窗介紹道,當(dāng)電化學(xué)儲能通過規(guī)?;a(chǎn)降低成本,其靈活、分散的優(yōu)勢便將體現(xiàn)出來。

尋找轉(zhuǎn)型方向時,華陽留意到,煤炭可以是電化學(xué)儲能電池的負(fù)極材料來源。由于集團(tuán)本身擁有優(yōu)質(zhì)無煙煤礦區(qū),華陽意圖借助其本身研究碳材料的基礎(chǔ),步入電化學(xué)儲能領(lǐng)域。

但在當(dāng)前,儲能領(lǐng)域競爭激烈。早在新能源汽車布局時,以鋰離子電池為主體的電化學(xué)儲能領(lǐng)域已吸引了各家企業(yè)下場競技。如今,這類電化學(xué)儲能占國內(nèi)已投運(yùn)新型儲能項目裝機(jī)量的94%,且其中有成熟產(chǎn)業(yè)鏈的品牌企業(yè)正引領(lǐng)著市場。

傳統(tǒng)煤企若貿(mào)然入場,勝算并不大。

事情仍有轉(zhuǎn)機(jī)。由于鋰離子電池的正極材料鋰的來源主要依賴進(jìn)口,且市場價格波動較大,若要進(jìn)一步鋪設(shè)新型儲能設(shè)施,鋰離子電池的成本及資源儲備量,都是其中的制約因素。

正逢中科院物理所研制出一款用鈉替代鋰的電池正極材料,用這種材料制作的鈉離子蓄電池呈現(xiàn)出低成本、高可得性、寬溫度區(qū)間和高安全性的種種優(yōu)勢。華陽新材看到了其中的發(fā)展希望,2022年,華陽新材與中科海鈉達(dá)成合作,下設(shè)華鈉芯能有限公司,使用中科院物理所研制出的鈉離子蓄電池制備技術(shù),探索其產(chǎn)業(yè)化道路。

鈉離子蓄電池的發(fā)展,尚為一片藍(lán)海,誰先奪得先機(jī),能研制出高合格率和低成本的產(chǎn)品,誰便更有可能站穩(wěn)腳跟。

據(jù)蒯平宇介紹,華陽是全國首家實質(zhì)性打造鈉離子電池全產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)。但從實驗室到工廠,仍然是一條要不斷調(diào)試的路徑。

“剛開始生產(chǎn)時,我們的產(chǎn)品一次性良品率(直通率)只有9%?!币幻A鈉芯能的工作人員表示,剛上生產(chǎn)線時,由于鈉離子電池的制備基本按照鋰離子電池的制備方式制作,兩種材料的結(jié)構(gòu)差異,讓每道制作工序都要重新調(diào)整。如今,華鈉芯能生產(chǎn)的鈉離子電池一次性良品率已能達(dá)到80%以上。

蒯平宇認(rèn)為,盡管與鋰離子電池90%左右的一次性良品率有一定差異,但隨著生產(chǎn)工藝的改進(jìn),這個差距能很快補(bǔ)齊。

產(chǎn)業(yè)鏈的搭建之外,更大的優(yōu)勢來源于華陽自有的應(yīng)用市場。

鈉離子電池受制于其單位體積內(nèi)的電池容量比鋰電池小,在新能源汽車上的應(yīng)用可能受限,但在不追求輕便的儲能場景中,鈉離子電池的低成本和高安全性的優(yōu)勢便凸顯出來。

在華陽未來的規(guī)劃中,鈉離子電池將先被用作礦井的應(yīng)急電源,并在此基礎(chǔ)上,逐步進(jìn)行優(yōu)化和推廣。

第一批入場且已有完整產(chǎn)業(yè)鏈的華陽,似乎找到了一條發(fā)力之路。談及未來,蒯平宇開玩笑說,或許他們也能成為電池的頭部企業(yè)。

當(dāng)下,由于整個綠色經(jīng)濟(jì)的市場尚未完善,煤企在新材料、新技術(shù)上的探索,仍然呈現(xiàn)投入大于回報的局面。煤炭企業(yè)的發(fā)展,仍需要在煤的基礎(chǔ)上延伸,這是資源稟賦,也是當(dāng)下所需。

在從業(yè)者看來,煤炭在一定時期內(nèi),仍有不可替代的地位,但他們早已不能高枕無憂。

“碳達(dá)峰”的日子近在眼前,借著煤炭的最后一股好風(fēng),煤企們急于盡早尋到一條轉(zhuǎn)型的青云路。它們的步子邁得不算太大,但在前進(jìn)的方向上,已經(jīng)留下腳印。


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