从乌金变绿金,煤企已过万重山

山西摆脱一煤独大,煤企寻到一条转型的青云路。

作者:王晴 发自山西阳泉 来源:南风窗 日期:2024-03-05

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山西焦煤港口煤炭转运现场(图\山西焦煤集团


先让时间回到3年前。

2020年9月,中国“碳达峰”“碳中和”两大目标,在第75届联合国大会上被明确提出。 2030年、2060年,两个目标实现的时间点,让能源领域的转型变得如此迫切。外部环境在向“低碳”系统性转型,身在上游的煤炭企业,也在绿色之下走入了发展难题。

转型的信号早已显露,早在2016年去产能时期,煤炭领域的变革便已开始发生。经历几轮煤价跌宕,置身事内的从业者慢慢发现,在保供的大前提下,降产能的步子不可迈得太大。若要绿色发展,从生产端、加工端和销售端一路望去,处处都是可提升的空间。

在提出双碳目标的同年,山西国有煤炭企业也陆续开启了下一步。彼此将家底数了一遍后,在山西省国资运营公司的主导下,煤企按照煤种及发展方向分类,重新形成了晋能控股集团、山西焦煤集团、潞安化工集团和华阳新材料科技集团四大国有煤企,是谓专业化重组。

重组,只是个引子。

分类整合后,处于能源供应链上游的老牌企业,如何围绕煤,蹚出新路?这其实是煤企一直在面对的老问题。

在一步紧跟一步的探寻中,企业们渐渐发现,“绿色”与“发展”不是跷跷板的两头,而是同一条道路。


“猛兽”入笼,为我所用

“瓦斯不治,矿无宁日。”矿工岳爱建清晰地记得,20年前的矿上,四处写着类似的标语。

瓦斯爆炸,是煤矿事故中最严重的一种。事故一旦发生,其冲击波将随着气浪,席卷井下巷道,整个矿都可能被炸毁。

彼时,瓦斯无法控制,甚至有说法道,矿工只有上了井,才是个人。因为,身在井下,无人知道下一秒会发生什么。

煤矿瓦斯,是煤层气与空气混合形成的气体。煤层气是被吸附在煤层微孔中的甲烷气。在煤矿开采时,采煤的巷道被开拓出来,导致煤层压力降低,煤层气便会离开煤体,涌入巷道中。

国内,高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井约占所有生产煤矿的一半,而约85%以上的煤矿,为井工开采,这也意味着一旦煤矿瓦斯事故发生,极易造成群死群伤。

治理煤矿瓦斯,综合利用煤层气,是煤企构筑安全高效能源体系的关键一步。

早在上世纪90年代,原晋煤集团(现为晋能控股装备制造集团),便在矿区开采主场向西转移的过程中,死磕上了煤层气这头“猛兽”。

当时,煤矿瓦斯治理主要依靠井下抽采,但受时空限制,预抽时间短,极易造成瓦斯超限,并引发瓦斯事故。90年代初,为治理煤矿瓦斯灾害,晋煤集团引进了国外地面煤层气开发技术,探索从地面超前预抽采煤层气。

这是一个短期内资金投入远大于回报的工作。

煤与煤层气共采国家重点实验室的科研秘书张典坤解释,由于晋城地区所产煤种属无烟煤,虽然含气量高,但致密性强,煤层气渗透率很差,当时参与煤层气开发的外国公司认为,这是煤层气地面开发的禁区,不可能成功。

2000年前后,在测算过经济效益后,合作的外资公司因抽采出的天然气价格过低,开发投入高,无法满足经济价值,撤资离开。2003年,晋煤集团单独成立蓝焰煤层气有限公司,自主探索煤层气的地面开采技术。

被视作“铁板一块”的无烟煤煤层,如何才能让其将吸附的气体放出?张典坤说,当时,参与开发的技术人员做了个颠覆传统油气开发技术的尝试,即将历来使用的“泥浆钻进”改为“清水钻进”,并改高压放喷为定压排采。

原本,为了让钻井液能更好地携带钻井杂质上来,传统油气钻井都使用泥浆做钻井液。但在实践过程中,研究员们发现,泥浆会将煤层原生的孔隙堵塞,导致煤层气更难以释放。改用清水钻井,再进一步用活性水将煤层压裂,都是为了制造更多裂缝。

而为了让煤层气更好地释放,从吸附状态转为游离状态,研究人员再在井筒中创造了一个定压低压排采条件,让煤层气能从管中流出。

如今,像使用了煤与煤层气共采技术的成庄矿,其瓦斯抽采率能达84%以上。配合后续探索出的井上下联合抽采技术,先采气,后采煤,晋能控股如今的大部分高瓦斯煤矿,已经实现了“高瓦斯矿井,低瓦斯开采”。2006年以后,率先使用了共采技术的晋城矿区,再没发生过瓦斯伤人事故。

“这些技术,现在说起来简单,但当时都要下很大的决心。”张典坤回忆说。

驱动研究者们为此奋斗十余年的,并不是经济利益,而是安全所需。据晋能控股战略发展部介绍,即使在如今,煤矿瓦斯单独的经济效益也不高。只有在叠加煤层气补贴、保供保产等因素的情况下,煤与煤层气共采才是一个有综合经济效益的行为。

但企业仍在持续投入。几乎每一个相关人士都强调:“对煤炭企业来说,它最大的效益就是安全。”

在今年9月的太原能源低碳发展论坛上,煤与煤层气共采,被视为煤炭企业双碳达标最现实、最经济可行的路径之一。由于甲烷的温室效应是二氧化碳的20余倍,开采煤层气,相当于在安全生产的同时,既补充我国缺少的天然气资源,又有效降低温室气体排放。

在煤矿整合重组后,更多的开采技术标准也在逐步推广。无论是煤与煤层气共采,还是保水开采、充填开采、智能化矿井建设,在更规范与绿色的开采探索中,煤炭企业正悄然从“高耗,高危”的固有印象中转型开去。

 

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华阳新材钠离子电池生产线(图\华阳新材料科技集团)


转向市场思维

国有煤企向来承担着保供需求,但在部分生产矿区资源走向衰竭,外部环境不稳的背景下,如何在绿色的前提下提高自己的盈利能力,也成了企业发展必须要面对的问题。

最早的契机来自几次闲谈。山西焦煤集团(下称山西焦煤)的高层发现,每每与销售端开会或聊天,集团的销售人员总会表示,有企业指名要买特定某个矿区的煤。

被指定的煤,往往含硫量更低,多项指标超过实际使用需求。下游企业若买得这类煤回去,再自己配些指标略低的煤,便可用买少量优质煤的价格,获得更多符合使用标准的煤量。

“我们的煤太好了,就相当于味精一样。”焦煤生态环保部一级专家霍雪萍笑称。

下游企业的配煤需求,引起了山西焦煤的注意。若本公司产的精煤卖到下游后,变成了其他企业加工为配煤的原材料,这个加工增值的利润,为何不由我们来做?此外,不同的钢厂客户,也往往有不同的炼焦煤需求。种种动向,在这个一向以生产端为销售中心的企业内部,种下了一些转变的种子。

进一步的撬动,来自走出去的经验。

2020年夏末,山西焦煤技术中心主任杨彦群前往河北邯郸的炼焦煤企业交流。该企业给他介绍道,如今,他们已能根据不同的需求,提供102种配煤。

友商的发展,让杨彦群有了想法。

正逢山西焦煤重组,重组后的新焦煤集团,共有百余座煤矿,能生产的煤种齐全,是得天独厚的资源禀赋。凭借全煤种优势,山西焦煤配什么煤不行?

这样的设想,在后续的交流会中得到进一步确认。“配煤实验室”的企划被上报至山西省科技厅后,因其能综合利用煤炭资源,与科技厅期待的企业低碳高效发展模式如出一辙,该计划迅速得到了通过。

2021年7月,“炼焦煤智慧评价与高效利用山西省重点实验室”成立,主要研究高效利用不同煤种,配出符合市场需求的煤,以提高企业的市场定价权和产品竞争力。企业“精煤制胜,配煤优势”的发展战略,也在逐步确立。

这一以市场为导向、提升企业产品价值的精益化经营路径,在铺龙湾矿井的实践中得到了肯定。

据杨彦群向南风窗介绍,铺龙湾矿井为一个资源衰竭型矿井,产能已逐渐下降。但由于矿井基本员工数、排水通风量不变,矿井一度仅为盈亏堪堪平衡的状态;靠矿井为生的职工,陷入收入下降的窘境。

为找到新的收入增长点,铺龙湾矿井的职工改造了选煤厂的上煤系统,引入外部煤炭,和本矿生产的煤矿进行配洗。通过配洗后,细分出的多种配煤以更高的价格售出。2022年,依靠精益化售卖配煤,普龙湾矿井营收达一个亿。

“山西有840多座煤矿,我们住在煤窝窝里头,”杨彦群说,“一旦矿井面临资源枯竭,我们就关掉,但人还要生活,那怎么办?”

无论是增强企业竞争力、发展全产业链,还是提高煤炭利用率,配煤都是一条必须走的路。


送走煤矿,迈入蓝海

煤,当然重要,但只卖煤,即使是精煤、配煤,也仍然是单一产业。要应对未来的变化,摆脱“一煤独大”,煤企仍要寻找多重出路。

专业化重组后,华阳新材料科技集团(下称华阳新材)送走了能贡献一半产能的煤矿,仅剩下八座生产煤矿,及两座在建煤矿,以作基础的资金支持。轻装出发,他们要在新能源领域排头探路。

按照先行一步的欧洲经验,随着能源结构转型,社会对传统化石能源的依赖度下降,意味着对以风能、太阳能为代表的新能源的需求增长。

据中国电力企业联合会发布的《中国电力行业年度发展报告2023》,2022年,风能和太阳能合计新增发电装机占全部新增发电装机的62.5%,新能源已成为新增发电装机的主体。若不提前布局新能源,在碳达峰后,煤企在能源领域的重要性将大大下降。

破局的关键之处,在电化学储能。

与传统化石能源相比,受自然条件影响,新能源的发电不稳定,电力供需双侧波动性更强。要稳定新能源的供给,发展储能可谓一条必由之路。当前,从中国已投运的储能项目来看,抽水储能仍为主要装机结构,占比3/4以上。

“建造水库蓄能需要一定的地理条件,不是所有地方都能建起来。”华阳产业技术研究总院的副院长蒯平宇对南风窗介绍道,当电化学储能通过规模化生产降低成本,其灵活、分散的优势便将体现出来。

寻找转型方向时,华阳留意到,煤炭可以是电化学储能电池的负极材料来源。由于集团本身拥有优质无烟煤矿区,华阳意图借助其本身研究碳材料的基础,步入电化学储能领域。

但在当前,储能领域竞争激烈。早在新能源汽车布局时,以锂离子电池为主体的电化学储能领域已吸引了各家企业下场竞技。如今,这类电化学储能占国内已投运新型储能项目装机量的94%,且其中有成熟产业链的品牌企业正引领着市场。

传统煤企若贸然入场,胜算并不大。

事情仍有转机。由于锂离子电池的正极材料锂的来源主要依赖进口,且市场价格波动较大,若要进一步铺设新型储能设施,锂离子电池的成本及资源储备量,都是其中的制约因素。

正逢中科院物理所研制出一款用钠替代锂的电池正极材料,用这种材料制作的钠离子蓄电池呈现出低成本、高可得性、宽温度区间和高安全性的种种优势。华阳新材看到了其中的发展希望,2022年,华阳新材与中科海钠达成合作,下设华钠芯能有限公司,使用中科院物理所研制出的钠离子蓄电池制备技术,探索其产业化道路。

钠离子蓄电池的发展,尚为一片蓝海,谁先夺得先机,能研制出高合格率和低成本的产品,谁便更有可能站稳脚跟。

据蒯平宇介绍,华阳是全国首家实质性打造钠离子电池全产业链的企业。但从实验室到工厂,仍然是一条要不断调试的路径。

“刚开始生产时,我们的产品一次性良品率(直通率)只有9%。”一名华钠芯能的工作人员表示,刚上生产线时,由于钠离子电池的制备基本按照锂离子电池的制备方式制作,两种材料的结构差异,让每道制作工序都要重新调整。如今,华钠芯能生产的钠离子电池一次性良品率已能达到80%以上。

蒯平宇认为,尽管与锂离子电池90%左右的一次性良品率有一定差异,但随着生产工艺的改进,这个差距能很快补齐。

产业链的搭建之外,更大的优势来源于华阳自有的应用市场。

钠离子电池受制于其单位体积内的电池容量比锂电池小,在新能源汽车上的应用可能受限,但在不追求轻便的储能场景中,钠离子电池的低成本和高安全性的优势便凸显出来。

在华阳未来的规划中,钠离子电池将先被用作矿井的应急电源,并在此基础上,逐步进行优化和推广。

第一批入场且已有完整产业链的华阳,似乎找到了一条发力之路。谈及未来,蒯平宇开玩笑说,或许他们也能成为电池的头部企业。

当下,由于整个绿色经济的市场尚未完善,煤企在新材料、新技术上的探索,仍然呈现投入大于回报的局面。煤炭企业的发展,仍需要在煤的基础上延伸,这是资源禀赋,也是当下所需。

在从业者看来,煤炭在一定时期内,仍有不可替代的地位,但他们早已不能高枕无忧。

“碳达峰”的日子近在眼前,借着煤炭的最后一股好风,煤企们急于尽早寻到一条转型的青云路。它们的步子迈得不算太大,但在前进的方向上,已经留下脚印。


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