煤是最古老的化石燃料之一。如今，通過推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)和降碳技術(shù)一體化發(fā)展步伐，提高煤炭作為化工原料的綜合利用效能，煤炭可以生成氫氣、甲醇、聚乙烯，最終再變成塑料、紡織品等，進(jìn)入各行各業(yè)、千家萬戶。

“過去對(duì)焦?fàn)t尾氣的處理是‘一燒了之’，現(xiàn)在從焦?fàn)t尾氣中提煉氫氣，不僅減少了二氧化碳排放，還能產(chǎn)生大量廉價(jià)氫氣。”在山西孝義市鵬灣氫港氫能產(chǎn)業(yè)園，高純氫制氫工廠負(fù)責(zé)人常成告訴記者，焦?fàn)t煤氣經(jīng)過脫碳處理可以產(chǎn)出純度達(dá)99.9％的氫氣，再進(jìn)入這套高純氫裝置，可制備出一種純度達(dá)到“6個(gè)9”的高純氫氣（999.999‰），且生產(chǎn)成本不高。

“園區(qū)內(nèi)不僅有焦?fàn)t煤氣制氫工廠，還有正在建設(shè)的電解水制氫項(xiàng)目，主要是利用光伏發(fā)電、干熄焦余熱發(fā)電來電解制氫廠產(chǎn)生的脫鹽水從而生產(chǎn)氫氣。建成以后，不僅可以實(shí)現(xiàn)灰氫和綠氫齊頭并進(jìn)的目標(biāo)，還能實(shí)現(xiàn)整個(gè)工廠的零排放。”常成介紹說，其實(shí)，“4個(gè)9”的氫氣已經(jīng)完全可以滿足氫燃料電池的需求，而“6個(gè)9”則意味著打開了半導(dǎo)體、硅晶片、光導(dǎo)纖維等高科技行業(yè)的應(yīng)用場(chǎng)景。

這是山西鵬飛集團(tuán)依托傳統(tǒng)能源所形成的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，進(jìn)軍氫能源產(chǎn)業(yè)的一個(gè)縮影，也是煤焦企業(yè)積極響應(yīng)“雙碳”戰(zhàn)略，推動(dòng)煤炭由燃料向原料、材料、終端產(chǎn)品轉(zhuǎn)變的生動(dòng)寫照。

肩負(fù)國(guó)家能源安全保障和能源革命綜合改革的雙重使命，山西多家企業(yè)正通過加快煤炭綠色開采步伐、搶抓煤基能源低碳化新賽道、重點(diǎn)建設(shè)“風(fēng)光水火儲(chǔ)”多能互補(bǔ)的綜合能源基地，努力讓煤基能源邁過降碳這道坎，從而實(shí)現(xiàn)從“黑”到“綠”的歷史性跨越。

用綠色理念開采黑色煤炭

在晉能控股集團(tuán)寺河礦，一座座抽氣“磕頭機(jī)”正在煤田上緩緩運(yùn)行。

作為全國(guó)首家千萬噸級(jí)高瓦斯礦井，寺河礦已連續(xù)15年單井瓦斯抽采量穩(wěn)居全國(guó)第一，每年井下抽采的煤礦瓦斯量達(dá)8億立方米，可用來發(fā)電、充當(dāng)生活燃料，實(shí)現(xiàn)了“采煤不用煤”，相當(dāng)于每年減排二氧化碳1200萬噸。

瓦斯是煤層氣的俗稱，以甲烷為主要成分，過去往往直接排放到空氣當(dāng)中，現(xiàn)在與煤共采，不僅減少了溫室氣體排放，還補(bǔ)充了綠色氣體能源，可謂一舉多得。據(jù)悉，山西省煤層氣地質(zhì)儲(chǔ)量7600億立方米，去年產(chǎn)量96.1億立方米，約占全國(guó)的83.2%。

以科技支撐煤層氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，山西還不斷加快煤礦智能化建設(shè)，已建成46座智能化煤礦、1161個(gè)智能化采掘工作面，煤炭先進(jìn)產(chǎn)能占比達(dá)80%。另外，積極開展矸石返井、充填開采、保水開采、煤與瓦斯共采和無煤柱開采等綠色開采技術(shù)試點(diǎn)示范，為推動(dòng)傳統(tǒng)煤炭開采方式變革積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

“煤礦井下有大量的采空區(qū)和廢棄巷道可用于封存二氧化碳。電廠高堿粉煤灰通過固液氣耦合反應(yīng)裝置，捕集電廠煙氣二氧化碳，輸送至煤礦采空區(qū)，實(shí)現(xiàn)粉煤灰固化二氧化碳、粉煤灰注漿防滅火、充填采空區(qū)減沉。”在2023年太原能源低碳發(fā)展論壇上，中國(guó)工程院院士、中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司首席科學(xué)家康紅普如是說。

低碳用煤，把“烏金”變“綠金”

微藻是一種古老的綠色生命體，它是地球演化過程中氧氣的重要締造者，也是一種富含維生素、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分的保健食品。誰又能想到，如今的微藻養(yǎng)殖與煤焦產(chǎn)業(yè)緊密相關(guān)。

在山西省介休市安泰工業(yè)園區(qū)內(nèi)，一家焦化企業(yè)用焦?fàn)t尾氣飼養(yǎng)微藻，已處于試生產(chǎn)階段，達(dá)產(chǎn)達(dá)效后可年產(chǎn)藻粉130噸，減排二氧化碳約1000噸。

在山西瑞光熱電有限責(zé)任公司，通過物理吸附碳捕集工藝，可獲得純度約99.9%的工業(yè)級(jí)液體二氧化碳和99.96%的食品級(jí)液體二氧化碳，已應(yīng)用于飲料、煙草、食品冷藏保鮮等行業(yè)。

通過推進(jìn)煤炭產(chǎn)業(yè)和降碳技術(shù)一體化發(fā)展步伐，當(dāng)?shù)卣μ岣呙禾孔鳛榛ぴ系木C合利用效能，以高端化、多元化、低碳化為方向，強(qiáng)化技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，推動(dòng)煤炭由燃料向原料、材料、終端產(chǎn)品等低碳利用方式轉(zhuǎn)變，產(chǎn)品由“一般加工”向“高端制造”轉(zhuǎn)變，不斷打開煤炭清潔高效利用新空間。

煤是最古老的化石燃料之一。現(xiàn)在的煤炭經(jīng)過化學(xué)加工，可以生成氫氣、甲醇、聚乙烯，最終再變成塑料、紡織品等，進(jìn)入各行各業(yè)、千家萬戶。

在山西潞安煤基清潔能源有限責(zé)任公司，井下長(zhǎng)期廢棄的“臭煤”高硫煤，如今成為生產(chǎn)五大類數(shù)十種高端精細(xì)化學(xué)品的原料，開創(chuàng)了以煤基化工原料生產(chǎn)高品質(zhì)合成纖維的先河。

“減煤可以降碳，但降碳不一定要去煤。”中國(guó)工程院院士、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）校長(zhǎng)葛世榮認(rèn)為，改變傳統(tǒng)的煤炭固態(tài)燃用方式，通過技術(shù)創(chuàng)新把煤炭轉(zhuǎn)變?yōu)榈吞寂欧诺囊簹庑螒B(tài)能源產(chǎn)品，可形成煤基能源體系，這是破解用煤與降碳矛盾的新路徑。

火電廠也在“看天吃飯”

“突然一陣大風(fēng)刮過來，風(fēng)電企業(yè)發(fā)電量大幅增加，火電企業(yè)就得把負(fù)荷降下來，而遇到雨雪天氣則要隨時(shí)頂上去。”晉能控股山西電力股份有限公司經(jīng)營(yíng)營(yíng)銷部主管李浩博說，在新能源供電不足或波動(dòng)過大時(shí)，煤電機(jī)組負(fù)荷要能壓得下、跟得上、頂?shù)闷稹?br />
近日，試運(yùn)行5年的山西電力現(xiàn)貨市場(chǎng)轉(zhuǎn)入正式運(yùn)行，成為我國(guó)首個(gè)正式運(yùn)行的電力現(xiàn)貨市場(chǎng)。

記者了解到，山西電力現(xiàn)貨市場(chǎng)每15分鐘一個(gè)交易電價(jià)，火電廠和新能源場(chǎng)站同場(chǎng)交易，火電廠也要“看天吃飯”。例如，在新能源電力充足時(shí)，火電機(jī)組只有擁有靈活的調(diào)峰能力才能降低成本；新能源出力不足時(shí)，分時(shí)電價(jià)最高達(dá)1.5元/千瓦時(shí)，可激勵(lì)火電機(jī)組頂峰發(fā)電，引導(dǎo)電力用戶移峰填谷，提升電力保供能力。“按需定產(chǎn)”精準(zhǔn)到每一天的不同時(shí)段，不僅避免了浪費(fèi)，也增加了電廠的效益。

風(fēng)電光伏“靠天吃飯”，具有間歇性、隨機(jī)性、波動(dòng)性等特點(diǎn)，隨著其大規(guī)模高比例接入，除了保障“送得出去”、推動(dòng)“消納得了”，還需要它們與煤電、氣電等常規(guī)電源“打好配合”。

為此，山西堅(jiān)持“煤電和新能源一體化”發(fā)展，推動(dòng)煤電在“轉(zhuǎn)”上發(fā)力，新能源在“增”上發(fā)力，儲(chǔ)能在“拓”上發(fā)力，讓新能源供電充足時(shí)，煤電少出力，新能源供電短缺時(shí)，煤電多做功，助推能源安全戰(zhàn)略和“雙碳”戰(zhàn)略雙雙落地。

“要將煤炭和新能源進(jìn)行深度融合發(fā)展。”中國(guó)工程院院士、華北電力大學(xué)新能源電力系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任劉吉臻建議，建立全國(guó)電力和煤炭交易中心，促進(jìn)能源在更大范圍內(nèi)暢通流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)能源增長(zhǎng)保供，統(tǒng)籌煤電與新能源發(fā)電融合發(fā)展，確保穩(wěn)定運(yùn)行和系統(tǒng)平穩(wěn)轉(zhuǎn)型。