煤炭開采智能系統(tǒng)展區(qū)山西能源轉(zhuǎn)型發(fā)展多元探路

山西煤炭曾經(jīng)“點(diǎn)亮了全國一半的燈，燒熱了華北一半的炕”。但是，“一煤獨(dú)大”的經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)影響了山西的生態(tài)環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展。推動能源轉(zhuǎn)型升級對山西來說至關(guān)重要。

近年來，山西提出不當(dāng)煤老大，爭當(dāng)能源革命排頭兵，推進(jìn)煤炭清潔高效利用，做好煤電化熱一體化應(yīng)用，開展氫能、核能等新能源開發(fā)利用，推進(jìn)能源產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展和轉(zhuǎn)型升級。

在此背景下，10月22日至24日，以“能源革命 國際合作”為主題的2019年太原能源低碳發(fā)展論壇(以下簡稱論壇)在山西太原舉行。論壇從煤炭的清潔高效利用、非常規(guī)天然氣開發(fā)應(yīng)用、新能源發(fā)展、能源互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新與發(fā)展等多個方向，討論了山西能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的多種可能。

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煤炭清潔高效利用是能源轉(zhuǎn)型的立足點(diǎn)

山西能源轉(zhuǎn)型，避不開煤。

何為清潔能源?中國工程院院士謝克昌認(rèn)為，能清潔高效利用的煤就是清潔能源。謝克昌認(rèn)為，能源革命的目標(biāo)是建立清潔低碳、安全高效的能源體系，關(guān)鍵是能源技術(shù)革命。對于煤炭而言，就要提高清潔高效利用水平。

“對于我國而言，煤炭是主體能源。如果沒有煤，日子就過不下去。能源革命不是革煤炭的命。煤炭清潔高效利用是能源轉(zhuǎn)型的立足點(diǎn)和首要任務(wù)。”謝克昌說。

如何實現(xiàn)煤炭清潔高效利用?石油和化學(xué)工業(yè)規(guī)劃院副院長、教授級高級工程師李志堅認(rèn)為，一要提高煤炭的利用效率，減少碳排放;二要提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

而在煤炭清潔高效利用時，不僅要關(guān)注煤炭的能源屬性，還要關(guān)注其原材料屬性。“不僅要將煤炭轉(zhuǎn)化為清潔能源，還要關(guān)注將煤炭轉(zhuǎn)化為材料的發(fā)展路徑。煤炭高效、高價值轉(zhuǎn)化是提升競爭力的重要途徑。”李志堅說。

如今，山西煤炭清潔高效利用水平大幅提升，部分技術(shù)和裝備處于世界領(lǐng)先水平，油化電熱一體化示范項目成功走出了產(chǎn)業(yè)道路，實現(xiàn)了高硫煤變廢為寶。

晉華爐已成為山西煤炭清潔利用的一張名片。今年4月，晉華爐又獲得第47屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎。該展覽會被公認(rèn)為是當(dāng)今世界最重要的發(fā)明展覽會之一。

專“吃”劣質(zhì)煤的晉華爐由山西陽泉煤業(yè)集團(tuán)聯(lián)合清華大學(xué)歷經(jīng)17年自主研發(fā)而成，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。晉華爐穩(wěn)定、可靠，煤種適應(yīng)性好，適用于高灰分、高硫分、高灰熔點(diǎn)的“三高”煤氣化，是煤炭清潔高效利用取得的重要突破，總體技術(shù)處于國際領(lǐng)先水平。近3年來，晉華爐累計新增銷售額43.3億元，累計新增利潤6.98億元。目前，晉華爐已出口海外，首次實現(xiàn)了中國自主煤氣化技術(shù)在海外的商業(yè)化應(yīng)用。

“通過和山西省合作，我們總結(jié)發(fā)現(xiàn)，技術(shù)需要在工程實踐中不斷完善和創(chuàng)新。在與陽煤集團(tuán)的合作中，經(jīng)過三代鍋爐燃燒技術(shù)迭代，我們體會到學(xué)科交叉的重要性。借鑒其他領(lǐng)域經(jīng)驗是傳統(tǒng)工業(yè)技術(shù)進(jìn)步的一條‘捷徑’。”中國工程院院士、清華大學(xué)教授岳光溪說。

山西非常規(guī)天然氣資源豐富，累計探明地質(zhì)儲量2156億立方米，煤層氣資源富集程度高，開發(fā)潛力大。

山西晉城無煙煤礦業(yè)集團(tuán)是我國最早從事“采煤采氣一體化”和最大的煤與煤層氣共采和綜合開發(fā)利用的大型國有煤炭企業(yè)。經(jīng)過20多年的探索，晉煤集團(tuán)初步形成了煤礦區(qū)煤層氣三區(qū)聯(lián)動井上井下聯(lián)合抽采模式，實現(xiàn)了采前抽、采動抽、采空抽全序列抽采。他們應(yīng)用地面鉆井技術(shù)，減少了井下巷道工程，實現(xiàn)了煤炭與煤層氣兩種資源的安全、高效、協(xié)調(diào)開發(fā)。2018年，晉煤集團(tuán)寺河礦瓦斯抽采量達(dá)到8.07億立方米，連續(xù)13年單井瓦斯抽采量全國第一。

目前，山西正深入推進(jìn)非常規(guī)天然氣勘探、抽采、利用方式變革，開展煤層氣、頁巖氣、致密氣綜合開發(fā)，打造國家非常規(guī)天然氣基地，力爭2020年非常規(guī)天然氣產(chǎn)量達(dá)到200億立方米。

新能源為能源轉(zhuǎn)型添動能

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除了煤炭等傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展，風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、氫能、核能等新能源也為能源轉(zhuǎn)型增添動能。

在中國建材集團(tuán)展區(qū)，一片片可以發(fā)電的彩色玻璃吸人眼球。據(jù)了解，這些彩色玻璃的學(xué)名為碲化鎘發(fā)電玻璃，是一種集材料與發(fā)電于一體的新型建筑材料。這種玻璃在兩塊普通玻璃間鍍上一層光電功能材料，使玻璃從絕緣體變成導(dǎo)體，具有發(fā)電功能。該展區(qū)工作人員介紹，一塊長1.6米、寬1.2米，面積為1.92平方米的發(fā)電玻璃的標(biāo)準(zhǔn)功率為250瓦，光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)13%，4小時的有效日照就能發(fā)1千瓦時電。也就是說，兩三塊碲化鎘發(fā)電玻璃就能滿足一個家庭的全年用電需求。

全國工商聯(lián)新能源商會專業(yè)副會長兼秘書長曾少軍介紹，近年來，中國在風(fēng)能、太陽能、生物質(zhì)能、熱能等新能源開發(fā)利用上發(fā)展快速很快，目前呈現(xiàn)出“風(fēng)”頭已過、陽“光”升起、“生”機(jī)勃勃、“熱”氣騰騰的新特點(diǎn)。未來，新能源將向分布式發(fā)展，應(yīng)不斷創(chuàng)新關(guān)鍵技術(shù)，做好煤炭減法、綠色加法、能效乘法，實現(xiàn)多能互補(bǔ)。

近年來，山西相繼出臺系列措施，推動新能源快速發(fā)展。截至2019年9月，山西省新能源和可再生能源裝機(jī)容量達(dá)到2447萬千瓦，其中風(fēng)電裝機(jī)1177萬千瓦、光伏發(fā)電裝機(jī)1001萬千瓦。而火電機(jī)組靈活性、電網(wǎng)調(diào)峰能力以及儲能發(fā)展還滿足不了新能源消納的需求。

針對這些問題，山西省能源局新能源和可再生能源處處長張秀榮介紹，未來山西將全面推進(jìn)風(fēng)光發(fā)電平價上網(wǎng);優(yōu)化風(fēng)光發(fā)電項目管理，推動數(shù)字化共享，整合風(fēng)光發(fā)電項目;大力發(fā)展儲能和智能電網(wǎng)，提高可再生能源的消納水平;大力推進(jìn)地?zé)崮?/strong>、生物質(zhì)能等的開發(fā)利用;加快氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度，逐漸形成氫能全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展格局。

以泛能源互聯(lián)網(wǎng)促轉(zhuǎn)型

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隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與可再生能源結(jié)合得越來越緊密，能源開采、配送和利用逐漸從傳統(tǒng)的集中式轉(zhuǎn)變?yōu)橹悄芑姆稚⑹?，全球電網(wǎng)逐漸變?yōu)槟茉垂蚕砭W(wǎng)絡(luò)。“能源互聯(lián)網(wǎng)”也成為行業(yè)熱詞。

國家電網(wǎng)有限公司董事長寇偉表示，電網(wǎng)在新一輪能源革命中處于特殊而重要的位置。中國能源資源與能源需求呈逆向分布，比如山西煤炭儲量占全國的17.3%，用電量卻僅占全國的3.2%，需要通過電網(wǎng)進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸電和大范圍配置。此外，風(fēng)電、光伏發(fā)電波動性很強(qiáng)，大規(guī)模、高比例并網(wǎng)后，會給電網(wǎng)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來極大挑戰(zhàn)，需要電網(wǎng)具備強(qiáng)大的靈活調(diào)節(jié)能力。

國家電網(wǎng)有限公司提出“泛在電力物聯(lián)網(wǎng)”概念，圍繞電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)，應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和通信技術(shù)，建立起狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的智慧服務(wù)系統(tǒng)。

“新一輪能源革命對電網(wǎng)的技術(shù)、功能、形態(tài)提出了前所未有的要求，未來的電網(wǎng)將不再是單純的輸電載體，而將成為多能轉(zhuǎn)換利用的樞紐和資源優(yōu)化配置的平臺，成為友好開放、共建共享的能源互聯(lián)網(wǎng)。”寇偉說。

在電網(wǎng)建設(shè)方面，今年年初，國家電網(wǎng)有限公司在行業(yè)內(nèi)率先提出了融合發(fā)展泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和堅強(qiáng)智能電網(wǎng)。他們將致力于打造具有樞紐型、平臺型、共享型特征的世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。

謝克昌表示，從整個能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化的角度來說，要建立泛能源互聯(lián)網(wǎng)，優(yōu)化從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的整個鏈條，從一次能源、二次能源結(jié)構(gòu)以及終端消費(fèi)3個方面進(jìn)行綜合優(yōu)化。

“綜合優(yōu)化就是要建立泛能源互聯(lián)網(wǎng)。決策和判斷都需要大量數(shù)據(jù)，能源的生產(chǎn)、運(yùn)輸、轉(zhuǎn)換以及消費(fèi)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，這樣利用大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)手段，就可以實現(xiàn)能源的綜合優(yōu)化，驅(qū)動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)虛擬和現(xiàn)實的共同發(fā)展。”謝克昌說。

用技術(shù)革命引領(lǐng)能源革命

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事實上，以互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為代表的新技術(shù)正逐漸成為能源革命的引擎。謝克昌表示，要用技術(shù)革命引領(lǐng)能源革命。

在具體做法上，謝克昌建議，首先要節(jié)能提效;統(tǒng)籌優(yōu)化發(fā)電、電網(wǎng)負(fù)荷、電力儲備、用電等;嚴(yán)格控制煤和油的用量，實現(xiàn)煤油清潔利用;突破技術(shù)瓶頸，加快提升非化石能源占比;加快能源技術(shù)創(chuàng)新與革命，應(yīng)用推廣一批成熟技術(shù)，釋放試驗一批有待檢驗的技術(shù)，集中攻關(guān)一批重大前沿技術(shù)，用技術(shù)革命引領(lǐng)能源革命;抓住互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能等技術(shù)快速發(fā)展的機(jī)遇，實現(xiàn)能源與信息技術(shù)深度融合。

能源行業(yè)也在利用機(jī)器人等新技術(shù)，提高生產(chǎn)效率和職工作業(yè)安全系數(shù)。

在國家電網(wǎng)有限公司展區(qū)，一個藍(lán)白相間的機(jī)器人在高壓電塔架模型下?lián)]動著雙臂。這就是特高壓線上的智能“舞者”——我國首個完全自主研發(fā)的人工智能配網(wǎng)帶電作業(yè)機(jī)器人。

展區(qū)工作人員介紹，該機(jī)器人配備了多傳感器融合的定位系統(tǒng)，可實現(xiàn)對導(dǎo)線的毫米級識別定位，運(yùn)用人工智能技術(shù)，雙臂配合，可實現(xiàn)全過程“一鍵操作”，作業(yè)效率提升一倍。該機(jī)器人可替代傳統(tǒng)人工帶電作業(yè)，降低作業(yè)人員的安全風(fēng)險。

氣候變化則是國際專家對于能源轉(zhuǎn)型的關(guān)注重點(diǎn)。“為了抑制氣候變化帶來的災(zāi)難性影響，必須提出更加有效的策略，例如開發(fā)新技術(shù)，推行更高效的交通方式，培養(yǎng)節(jié)約能源的意識，最大程度減少浪費(fèi)，優(yōu)化能源需求結(jié)構(gòu)。”意大利曼托瓦省省長貝尼米諾·莫塞利建議。

同時，能源轉(zhuǎn)型也與人們的日常生活息息相關(guān)。在能源革命展區(qū)內(nèi)，《中國煤炭報》記者看到，LED深紫外便攜式消毒器、可將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的多功能傘等新產(chǎn)品。能源轉(zhuǎn)型已悄悄地走進(jìn)大眾的生活。