“双碳”形势下煤电联营企业转型思路分析

薛晓燕

(中煤大同能源有限责任公司，山西 大同 037000)

1 概 述

根据联合国公约温室气体清单指南，碳排放主要来自能源、工业生产、农业、林业和废物处理[1]。其中，占碳排放总量的80% 以上是矿物燃料开采和燃烧产生的二氧化碳排放，工业生产以外的物理或化学过程产生的二氧化碳排放量约占15.4%，很明显，来自能源和工业生产的二氧化碳是最重要的来源。

所以要实现“双碳”目标，离不开能源结构调整的支撑，但能源是国家发展的重要基石，牵一发而动全身。我国如何用未来40 a的时间，追赶并超越发达国家50～70 a的碳治理之路，实现经济发展与社会、自然等的协同进步，将是一项重要的战略课题。

我国的能源结构以煤为主，据统计，化石能源的消费占比高达85%左右，燃煤发电更是占到全部发电量的62%左右。2020年9月，我国明确2030、2060碳达峰碳中和目标后，煤炭产业和煤电产业发展面临巨大的挑战。中煤大同能源公司隶属于中国中煤集团，是国内大型的煤炭企业，配套建设煤矸石发电厂，实现了煤电联营，产业链相对比较完善，在双碳背景下，全炭产业链面临更大的转型压力，因此有必要开展相关研究，提出思路和路径。

2 煤电联营企业现状

2.1 企业基本情况

中煤大同公司拥有年生产能力300万t的煤矿、年洗选能力500万t的选煤厂和2×135 MW煤矸石发电厂各1座。煤矿采用一次采全高放顶煤技术，配套国内先进的采掘设备，工作面实现了智能化控制，真正实现了煤炭智能绿色安全开采。洗选装运公司采用块煤动筛跳汰机、末煤重介旋流器、煤泥加压过滤机的洗选工艺，2016年在旧工艺基础上新建厂房增加了弛张筛、浅槽、TBS煤泥分选机、板框压滤机等选煤设备，实现了煤炭清洁高效深度利用。煤矸石电厂采用循环流化床工艺，将固废煤矸石作为发电原料进行综合利用，2020年进行了煤电机组节能和降碳改造、余热供暖节能改造，提高了能源利用率，解决了政府因供热增加的能源消耗问题。整个产业链条围绕煤炭开采、加工、运输、综合利用为主线，以资源清洁生产与循环利用为核心，实现产业循环化发展。

2.2 产业链资源消耗情况

中煤大同公司能源消耗情况见表1。

表1 能源资源消耗

由表1可以看出，2021年全年综合能源消费量349 301 t标准煤，其中占比最大的是原煤，占总能源消耗96.9%，约338 744 t标准煤；其次是电力和柴油、汽油。由此可见，在煤基产业链，煤炭的消耗是主要碳排放源，传统的煤电联营企业，想要实现减碳目标，首先着力解决的就是减少煤炭的消耗。

3 面临的形势及存在的问题

3.1 宏观外部大环境

从短期发展形势来看，由于我国所处发展期，国内化石能源与高耗能产业占比较重，短期能源消费需求仍然呈现上升趋势。国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》(以下简称“行动方案”)提出，在我国独有的富煤、贫油、少气能源资源格局下，坚持保障国家能源安全和经济发展这条底线，先立后破，稳中求增，平稳过渡能源低碳转型。煤炭作为我国社会经济发展的主要能源，支撑着整个能源体系。据统计，2020年全国能源消费量为49.8亿t标准煤，其中煤炭占56.8% ；2021年全国能源消费量52.4亿t标准煤，煤炭占比56%，相比2020年煤炭消费下降9%，能源消费结构在优化，但仍是主力。根据我国煤炭工业 “十四五” 高质量发展指导意见和《能源生产和消费革命战略(2016—2030)》，2025年煤炭消费量控制在42亿t左右，2030年能源消费总量控制在60亿t标准煤以内，非化石能源占总能源消费量比重25%，据推算，2030年，如果非化石能源占比25%，天然气消费占比15%，石油消费维持在19%，那么煤炭消费仍将占据41%的比重，折算约36 亿t 煤炭。

《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》(以下简称“工作意见”)中指出，2025年能源利用效率在重点行业大幅提升，单位GDP能耗较2020年下降13.5%；单位GDP二氧化碳排放比2020年下降18%；非化石能源消费占比20%左右；同时我国“十四五”规划和2035年远景目标纲要也指明，“十四五”期间产业能源结构性调整进展明显，能耗重点行业能源利用率大幅提升，煤炭消费增长得到严格控制，新型电系统构建加快。“十五五”期间，产业结构调整取得重大进展，清洁低碳安全高效的能源体系初步建立，耗能重点行业能源利用效率达到国际先进水平，逐步减少煤炭消费，低碳绿色循环发展初具模型。煤电作为重点能耗行业，《行动方案》中也明确指出，重点用煤行业要减煤限煤，“十四五”、“十五五”期间要严格控制新增煤电项目，机组煤耗标准必须达到国际先进水平才可新建，落后煤电产能有序淘汰，现役机组要加快节能升级，部分进行灵活性改造，推动煤电向基础保障性和系统调节性电源转型。

从中期发展形势来看，我国能源结构逐步形成多元化。部分煤炭能源的消费比重逐步被非化石能源和清洁能源所替代，但仍将作为保障社会经济发展和人民正常生活需要的重要兜底能源。2030年后，我国煤电机组进入退役高峰，发电量将由部分可再生能源电力和先进优质火电装机替代，煤炭消费需求比例进入趋势性缩减周期，煤炭企业逐步退出能源供给主力军舞台，但不会完全被取代，还在承担着能源安全稳定供应中的兜底保障作用。从长期发展形势来看，煤炭在我国能源结构中继续减少。到2060年，非化石能源消费比重达到80%以上，全面建成了绿色低碳、安全高效的能源体系，能源利用效率达到国际先进水平，新能源与清洁能源共同发力，支撑着我国的能源供给，碳中和目标顺利实现。

3.2 微观层面产业具体约束指标

《煤炭工业“ 十四五”高质量发展指导意见》指出，2020年全国煤矿数量约4 700处，“十四五”期间将关停约700处，关停比例15%左右，4 000座煤矿1 000处以上建成煤矿智能化采掘工作面。在优化煤炭资源开发布局中指出，晋北、晋中、晋东地区要起到兜底保障作用，要控制煤炭总产能，建设完成一大批智能化煤矿，力争采煤机械化程度必须达到90%左右，掘进机械化程度必须达到75%左右；原煤入选率必须实现80%左右；煤矸石和矿井水利用与达标排放率保证100%。能源消耗执行标准GB 29444—2012《煤炭井工开采单位产品能源消耗限额》，井工开采原煤综合能耗限定值≤11.8 kgce/t、准入值≤7.0 kgce/t、先进值≤3.0 kgce/t；选煤综合电耗限定值≤9.5 kW·h/t、准入值≤7.5 kW·h/t、先进值≤5.7 kW·h/t。

目前，我国发电和供热行业的二氧化碳排放量占全国排放量的40%以上，是国家二氧化碳排放的关键行业。《全国煤电机组改造升级实施方案》提出，2025年煤电机组供电煤耗在0.300 kgce/(kW·h)以上的，加快实施节能改造，对无法改造的机组，实施逐步淘汰关停，对具备条件机组，可根据区域电网情况转为应急备用电源。对已实现热电联产单位，产品能源消耗限额执行GB 35574-2017标准，中煤大同电厂属于亚临界、超临界机组，执行常规燃煤抽凝式热电联产机组的单位能耗标准，供电煤耗限定值≤299 gce/(kW·h)和供热煤耗限定值≤42 kgce/GJ只是基础条件，供电煤耗先进值≤270 gce/(kW·h)和供热煤耗≤40.5 kgce/GJ才是最终要实现的目标。

3.3 产业链环节存在的问题

(1)家底不清。中煤大同公司煤矿属于大型煤矿，虽然采煤机械化程度达到了100%，掘进机械化程度达到了95%以上，原煤入选率实现了100%，矿井水实现了零排放，能源消耗水平(见表2)也达到了先进水平，但仍然存在一些不足之处。“十四五”期间，晋北煤矿主要承担能源保障兜底作用，控制煤炭产能，加快矿井的智能化建设。在控制煤炭产能方面，需加强管理，对剩余产能没有进行准确评估，对整个矿井生命周期没有完整的规划，虽然实现了矿井信息化，但离智能化水平还有很大的差距。在煤矸石综合利用方面，虽然现有煤矸石约80%以上用于电厂发电，但还有约20%的矸石没有更好的利用途径，只能做填沟处理，没有实现吃干榨尽。

(2)能耗水平与先进水平的差距。中煤大同公司现期能耗水平大部分已经达到先进值标准，如原煤生产综合能耗、洗选综合电耗、供热煤耗，但供电煤耗只是符合了限定值标准，离先进值还存在一定的差距(见表2)，节能改造还有一定的空间。

表2 能耗水平分析对照

(3)应对“双碳”转型要求，缺乏有效手段。按照我国的“碳达峰”时间表，2030年，我国风电、太阳能装机达到12亿kW甚至15亿kW以上，增长较为明显，清洁能源代替化石能源初步形成规模，煤炭需求量逐步减少，在新能源布局上存在滞后，煤矿充填开采技术和智能化的应用还不成熟，缺乏有效的规划。

4 转型发展应对策略分析

4.1 摸清家底加大投入

煤矿要摸清家底，提升产业布局，全面核算剩余矿产储量，统筹调整剩余矿井生命周期规划，寻求政府支持，全力整合周边矿产资源，收购停业停产矿井产能指标。要全面提高综合实力，在生产工艺上，在原有的一次采全高采煤工艺的基础上，加大工艺优化研讨投入，寻求最优补充工艺；在生产布局上，要做好采掘短期、中期和长期规划，做好能源战略储备工作，合理规划煤炭开采接续工作，对已布局的采区工作面，提高采区回采率，减少丢煤率，全面减少能源的浪费；从设备上要加大高新节能设备的推广和应用，淘汰落后高耗能设备，选用新型节能低碳产品，减少一次能源的消耗，减少碳排放量；在智能化投入方面，加大投资预算，全面开展整个矿井智能化工作，以目前实现的智能化工作面为基础，辐射到整个生产系统，全面实现减人增效，从而达到煤炭绿色高效智能开采。

电厂想要在“双碳”目标下，获得生存机会，就要清晰地分析现状，找寻优势劣势，通过提升优势，解决劣势方可生存。优势在于，公司的发电机组属于煤矸石利用项目，入炉煤中矸石占比超过6成以上，很大程度地解决了煤矸石综合利用问题，较同等装机容量燃煤电厂减少了一次能源的消耗；发电机组在2019年进行了技术改造，建设有先进高效的脱硫、脱硝和除尘设施，满足超低排放要求；2020年进行了循环水余热利用改造，并成功与大同市云冈区供热管网并网，解决周边城镇供热难题，提高了能源利用率。就劣势而言，目前机组运行有13 a之久，属于服役时间较长的60万kW及以下等级亚临界、超临界机组，发电煤耗刚刚满足限定值299 gce/(kW·h)的要求，要加大技术和节能改造。

4.2 加快节能升级改造

电厂要加快节能升级改造，2025年前将煤耗控制在300 gce/(kW·h)以下，避免关停。中煤大同公司煤电机组，采用循环流化床工艺，当前发电煤耗299 gce/(kW·h)，勉强避开关停，所以要通过汽轮机通流部分改造技术，实现供电煤耗达标继续运行。要利用老厂扩建清洁高效新机组，持续煤电机组节能与降碳的改造，深入挖掘节能、降碳潜能，降低能源消耗，减少碳排放，同时加大热电联产，积极参与灵活性煤电机组改造及市场运行。

4.3 布局新能源、提升碳汇能力

布局新能源：2030年，我国要实现风电、太阳能装机达到12亿kW甚至15亿kW，新一轮能源变革蓬勃兴起，加快能源转型已经成为趋势。传统煤电企业要从主体性电源逐步向基础性电源转变，应探索大容量、高参数先进煤电项目。大同地处山西最北端，黄土高原东北边缘，日照时间长，多风，可以利用大同独特的地域环境优势，利用治理后的塌陷区、废弃的场区、矿区开展风电、光伏、储能项目一体化布局。

提升碳汇能力：森林是生态环境中最大的碳库，其固碳效应明显，固碳过程自然，经济成本低，同时还兼具生物多样性保护、涵养水源等其他显著生态效益。企业应根据所属区域土地类型，找寻可利用的土地资源，或创造条件提高企业的森林碳汇能力。以大同地区为例，大同属于煤炭基地，多年的煤炭开采形成大面积的地表塌陷区，可以对本单位矿产资源开采造成的塌陷区进行生态恢复治理，也可以和地方政府沟通，对自然沉降塌陷区和历史遗留开采过后的塌陷区进行治理，作为森林碳汇的土地资源储备，同时根据大同气候条件，种植成活率高、碳中和能力强的树木、植被，形成企业自有的森林碳汇区，从而提高企业碳资产储备。

4.4 做好碳资产的管理

我国2021年7月16日正式启动碳排放线上交易，截至2022年3月上旬，全国碳排放配额(CEA)交易量约1.8亿t左右，成交额破81亿元。公司首先应结合集团公司《碳排放及碳资产管理研究报告》、《碳排放及碳资产管理实施方案》和《碳排放及碳资产管理暂行办法》等文件，形成本公司完整的碳排放管理体系，完善各项制度，布局顶层设计，提高碳资产管理战略决策依据。

提高碳资产管理过程保障：电厂作为重点碳排放单位，应根据省级生态环境主管部门分配的碳排放配额，结合生产现状，制定完善碳排放年度计划。制定好的年度碳排放计划，分解到月度，并严格按照《指南》监测、获取数据，监测内容涵盖整个生产过程。结合监测数据，对标国内行业领先企业，识别降碳因素，寻找降碳空间，制定合理有效的降碳目标和实施措施。建设完备的碳核查机构，配备专业碳核查技术人员，分析解读国家相关政策法规，综合分析碳排放数据，与优秀的减碳单位学习交流。建立碳排放奖惩机制，月底提报碳排放数据，季度进行考核，对减碳任务完成出色的进行奖励，对未完成减碳指标进行考核。

提高碳资产交易管理：及时完成全国碳排放权注册登记工作，提交配额清缴，取得所在省级生态环境主管部门确认，实现100%完成履约。提前做好碳交易管理，根据省配额的发放情况，做好资金预算与交易策略，提高碳交易收益。

5 结 语

随着“双碳”的临近，煤电联营企业如何在“双碳”政策下寻求生存之路，将是摆在企业的首要任务。有限的碳市场必将带来激烈的行业内部竞争，煤炭行业“上大压小，增优汰劣”局势已定，煤电联营企业想要不被淘汰，就要顺应时代的步伐，全面提质升级、提高核心优势。以中煤大同公司为例，对“双碳”背景宏观外部大环境和微观层面产业具体约束指标进行了分析，找出产业链环节存在的问题，提出转型发展应对策略，为中煤大同公司合理调整产业结构、科学分析未来的降碳空间、准确辨识多重降碳因素、合理制定降碳措施提供了思路，为实现“双碳”目标、建设美丽新中国助力。