关于煤炭与新能源融合发展的思考

华电煤业集团有限公司 张少锋

坚定不移走生态优先、绿色低碳的高质量发展道路，是做好碳达峰碳中和工作的明确要求。我国“富煤贫油少气”的能源资源禀赋，决定了在协同推进降碳、减污、扩绿、增长过程中，必须坚持先立后破、稳妥有序的原则，一手抓好煤炭清洁高效利用，一手促进新能源与清洁能源发展，持续推动煤炭和新能源优化组合、融合发展，确保安全降碳。

煤炭与新能源融合发展路径

新能源一般指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、氢能等。煤炭属不可再生的一次能源，在利用领域，可转化为电能、热能、氢能等二次能源实现与新能源融合；在生产领域，可利用风能、太阳能、地热能，以及伴生的瓦斯等能源资源，替代和调整煤矿传统用能结构，实现与新能源融合。

（一）煤与新能源发电互补

我国煤炭资源丰富，燃煤发电技术成熟，具有较强的稳定性，通过灵活性改造，可弥补风光电输出的波动性和间歇性缺点，对保障电网安全稳定运行具有重要意义。目前，国家正在推进以先进产能煤矿、清洁高效煤电为支撑，以沙漠、戈壁、荒漠地区大型风电光伏基地为基础，以稳定可靠特高压输电为载体的新能源供给消纳体系建设，各项工作已经取得积极进展。同时，部分企业正在加大科技创新力度，积极推进太阳能与燃煤耦合发电项目示范，发展太阳能与燃煤在发电原料侧的互补。在煤炭生产领域，部分煤矿企业充分利用工业场地内建（构）筑物屋顶和空地，发展自发自用分布式新能源，构建智能微网，调整煤炭生产环节用电结构和时序，促进煤炭工业能源消费低碳化、绿色化。

（二）煤与新能源供热互补

长期以来，我国工业和民用用热基本采用燃煤锅炉，供热耗煤约占全国煤炭消费的三分之一。近年来，随着大气污染防治行动的深入推进，工业锅炉加速向大容量、高参数方向迭代更新，北方民用供暖也在积极推动可再生能源替代补充，低温空气源热泵、生物质清洁取暖等适用技术不断成熟并得到应用。在煤炭生产领域，煤矿企业也在积极探索通过煤矿余热、可再生能源集中供热等取代燃煤锅炉，技术路径包括“新能源发电+蓄热式电锅炉”供热、太阳能光热、地热、矿井水和乏风余热、洗浴用水余热、低浓度瓦斯氧化蓄热利用，以及空压机设备余热回收等，通过探索多能互补途径，全面提高资源利用效率，实现减耗降碳。

（三）煤与新能源制氢互补

氢气是重要的工业原料，广泛应用于化工、医药等领域。我国氢产量约占全球的30%，制备方式主要为煤制氢，约占总量的三分之二，由此产生大量二氧化碳排放。通过新能源发电配套电解水制氢，替代煤炭气化制氢路线，充分利用清洁可再生能源，实现以氢换煤、绿色降碳。目前，国内煤化工企业已经开展风光融合绿氢项目示范，未来随着技术进步和成本下降，该类项目有望得到推广应用。

从煤炭企业角度看煤炭与新能源融合发展

党中央、国务院高度重视煤炭与新能源行业高质量发展。国务院印发的《2030 年前碳达峰行动方案》提出，坚持先立后破，稳住存量，拓展增量，以保障国家能源安全和经济发展为底线，争取时间实现新能源的逐渐替代，推动能源低碳转型平稳过渡。2021年12月召开的中央经济工作会提出，要立足以煤为主的基本国情，抓好煤炭清洁高效利用，增加新能源消纳能力，推动煤炭和新能源优化组合。具体到煤炭生产企业，应重点推进煤炭、煤电、新能源产业一体化协同，加快实施煤炭用能结构优化调整，大力发展循环式生产、循环式组合，不断推动资源高效利用和绿色低碳发展，确保如期实现2030 年前碳达峰目标。

（一）依托煤炭矿区发展新能源

2022年，全国煤炭产量45.6亿吨，西部地区占比60.7%，其中晋陕蒙新4省区占比80.9%。煤炭生产重心进一步向沙漠、荒漠、戈壁地貌较广的西部地区集中，煤矿布局与大型风电、光伏基地布局趋于一致，煤炭、煤电、新能源协同互补优势更为明显，一体化实施的条件也更为齐备。

一是推动煤矿、煤电、新能源联营。国家针对煤电联营、煤电新能源联营出台了一系列政策措施，鼓励开展实质性联营。发展联营以增量新能源项目为抓手，以煤矿项目为支撑，优先实施煤矿、煤电、新能源由一个独立法人运营的联营模式，从公司治理结构上解决利益诉求不一致的问题，化解煤炭供需和电网调峰矛盾，实现产业协同发展。对于实现一个独立法人运营确有困难的，可采用一家企业统一管理核算的联营模式。

二是发展井工煤矿采煤沉陷区新能源发电。据估计，我国西北部区域煤矿可用于建设光伏发电项目面积约3840 平方千米，可规划建设近1.92 亿千瓦装机。结合煤矿所在区域光照资源条件，利用采煤沉陷区闲置土地资源，统筹推进光伏发电与生态修复，将是煤炭与新能源耦合发展的重要途径。有关文件多次强调，支持在采煤沉陷区开展具有生态环境保护和修复效益的新能源项目。各地也积极开展了应用实践，产煤省区采煤沉陷区光伏示范项目已有并网发电案例。

三是发展露天煤矿新能源发电配套换电重卡。露天煤矿能源消耗中，工程机械和车辆柴油消耗约占总能耗的80%—90%。近年来，国家和地方先后出台政策，鼓励支持发展电动重卡。露天煤矿车辆运输具有路途较短、线路固定、货源单一等特点，非常适合电动重卡。在排土场、边坡等闲置土地建设光伏发电项目，配套换电站实现电池储能，可做到全额自发自用不上网，并实现压降运营成本和降低碳排放。

（二）利用清洁能源发展低碳供热

《2030 年前碳达峰行动方案》指出，抓住资源利用这个源头，大力发展循环经济，全面提高资源利用效率，充分发挥减少资源消耗和降碳的协同作用。目前，煤矿供热以燃煤锅炉为主，用途中生活热水约占10%、采暖约占45%、井筒防冻约占45%。太阳能、风能、空气能、地热能和其他余热资源，为煤矿清洁供热提供了更多选择。

一是发展可再生能源供热。主要包括太阳能、地热能和风能。太阳能热利用技术成熟、应用广泛，光照条件具备时优先使用太阳能集热系统，当温度无法满足时启动热泵、电锅炉等辅助热源。地热能和风能主要结合资源条件，地热需施工钻井取热，风能可直接转化为机械能驱动热泵系统压缩机做功，实现供热。

二是推广余热能源回收。煤矿生产中伴生的低品位热能包括矿井水余热、乏风余热，以及设备余热和洗浴废水余热等。其中，矿井通风温度约17 至22 摄氏度，矿井水约18 摄氏度，空压机余热约80 摄氏度，洗浴废水约35 摄氏度，均蕴含丰富热能。华电煤业集团小纪汗煤矿利用空气源热泵、水源热泵等余热回收技术，已经实现了废热循环利用。

三是攻关低浓度瓦斯高效利用。矿井瓦斯即甲烷，属非常规天然气，高浓度瓦斯目前已基本实现利用，但低浓度瓦斯利用仍处于起步阶段，造成浪费的同时也增加碳排放。低浓度瓦斯通过加热、氧化，可以实现热量回收，目前已在部分煤矿企业开展示范试验。

（三）结合用能替代开展零碳（低碳）示范

国家发展改革委、国家能源局印发的《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》要求，在具备条件的工业企业、工业园区，加快发展分布式光伏、风电等新能源项目，支持工业绿色微电网和源网荷储一体化项目建设，推进多能互补高效利用。煤矿作为工矿企业，在生产环节要开展清洁能源替代，发展低碳、零碳能源消费模式。

一是推进煤矿智能化建设。应用数字化、信息化技术，提高煤矿自动化、智能化水平，强化煤矿用电需求侧管理，加强煤矿智能综合管控，增强煤矿生产工序和用电负荷灵活优化能力。近年来，煤矿智能化加速推进，全国已累计建成智能化采煤工作面1043 个、掘进工作面1277个，智能化建设总投资规模近2000亿元，煤炭生产方式根本性变革进一步加快。

晋能控股煤业集团塔山煤矿公司智能化调度指挥中心。 （赵军 摄）

二是建设分布式光伏、风电项目。充分利用煤矿工业场地建（构）筑物屋顶、闲置空地和护坡等，建设分布式光伏、风电，适当配套储能系统，按照自发自用的模式，以绿电替代生产生活所需网购电。华电煤业集团不连沟煤矿2021年启动分布式光伏项目建设，一期6兆瓦屋顶光伏已并网发电，是内蒙古自治区首个投运的工商业分布式光伏项目，目前正在推进二期15兆瓦项目建设。

三是构建煤矿场区分布式智能微电网系统。统筹煤矿分布式电源与用电需求，配合储能装置和智能控制系统，采用先进的互联网及信息技术，在煤矿用电侧建设矿用智能微网，实现电力供应和消费的优质匹配，提升绿电使用比例。华电煤业集团所属煤矿正在通过不断加大绿色能源替代，开展煤矿智能用电、用能研究，探索打造零碳（低碳）示范煤矿。

煤炭与新能源融合发展的对策建议

近年来，国家相继出台了一系列政策措施，为推进煤炭与新能源融合发展指明了方向，行业、企业层面也正在积极推动落实，并取得了积极成效。但由于存在思想认识不完全一致、政策配套还有待加强、标准体系建设还处于起步阶段等问题，推动煤炭与新能源融合仍需多措并举，实现各项工作向纵深推进。

（一）研究系统性的指导意见

目前，针对煤炭与新能源融合发展，各方主要关注煤炭的利用方面，如煤炭发电、煤电与新能源耦合发电、煤制氢等，对煤炭企业生产环节与新能源统筹协同的研究较少；同时，由于煤炭企业生产的产品属于高碳能源，一般认为与新能源距离较远，对于其与新能源融合发展的重视程度不够，工作推进上存在浅尝辄止、不求深入的现象。煤炭企业作为生产能源的工业企业，同时也是耗能企业，在“双碳”目标背景下，与新能源的深入结合方面不应缺席，也不能缺席。建议有关方面从加强行业指导着手，强化顶层设计和统筹谋划，研究涵盖煤矿生产、伴生资源利用、塌陷区新能源发展、土地复垦绿化等各环节的煤炭新能源融合发展思路，指引煤炭企业进一步统一思想、提高认识，调动各煤矿积极性和主动性，充分利用各自条件、发挥各自优势，推进煤炭企业更加绿色低碳高质量发展。

（二）细化针对性的支持措施

国家发展改革委、国家能源局发布的《“十四五”现代能源体系规划》提出，创新矿区循环经济发展模式，探索利用采煤沉陷区、露天矿排土场、废弃露天矿坑，关停高污染矿区发展风电、光伏发电、生态碳汇等产业。《关于促进新时代新能源高质量发展的实施方案》强调，支持在石漠化、荒漠化土地以及采煤沉陷区等矿区开展具有生态环境保护和修复效益的新能源项目。煤矿企业在治理生产造成的土地塌陷中，需要给予当地居民补偿，并对塌陷区进行平整和生态修复，具备同步规划建设光伏项目的有利条件。但由于在新能源指标获取方面尚无差异化的支持政策，目前生态修复和新能源发展有机结合的程度还有待进一步提高。建议针对煤矿企业采煤沉陷区新能源发展，研究更为具体的措施，支持煤矿企业新能源项目取得建设用地、配置新能源指标、纳入项目建设库、列入年度开发方案等，为煤矿企业发展新能源创造条件。

（三）开展引领性的技术创新

煤炭企业利用新能源和伴生能源总体水平偏低，相关领域技术发展有的还处于起步阶段。目前，百吨级新能源电动重卡还在示范应用阶段，乏风、地热、矿井水等余热利用技术效能还不高，低浓度瓦斯氧化回收热量技术还不成熟，特别是适用于煤矿的智能微电网技术还在探索研发阶段。建议结合煤矿生产特点，针对性地研究煤炭与新能源融合发展技术，通过研发计划、揭榜挂帅、产学研融合等多种方式，重点突破煤矿智能化关键技术，以及各类余热高效利用、低浓度瓦斯氧化利用、新能源发电与煤矿供电系统智能微网等技术，不断为煤炭绿色低碳专项发展提供支撑。

（四）健全约束性的标准体系

煤炭与新能源融合发展属新课题，目前与之接近或相关的规范标准有能耗等级与限额、能效评价等，主要包括设计规范、相关监测和计算方法，覆盖面和深度不能完全支撑新形势下的新要求。下一步，要结合技术创新和示范应用进展，不断健全与煤矿企业发展新能源相适应的标准体系，通过建立认证机制、发布先进技术装备目录以及强制约束等，引导支持企业采用先进技术和工艺，开展新能源、伴生能源高效利用和用能用电系统智能化改造，持续加强标准约束和引导。

（五）创建导向性的示范项目

煤炭企业探索新能源融合发展，主要为了贯彻新发展理念、助力实现“双碳”目标。结合煤炭企业特点，重点要在生产环节实施与新能源融合，引导开展清洁能源替代，降低单位产品碳排放，对于无法避免的排放可采用碳汇、碳交易等方式实现抵消，逐步通过建设低碳、零碳矿山示范项目，引领形成新的能源消费模式。具体可根据煤矿各方面条件，优先选取大型现代化煤矿开展工程示范，以点带面、循序渐进，倡导和培育区域或行业层面的煤炭与新能源融合发展新业态，推进行业高质量发展。