由“黑”變“綠”讓煤炭利用更清潔高效
煤炭是我國的基礎能源，在一次能源消費中占有較大比重，是我國能源安全的“壓艙石”。近年來，我國煤炭工業深入推進供給側結構性改革，大型煤礦區科學統籌礦區生態建設、環境保護與煤炭資源開發，全方位、高標準營造生態礦區、建設綠色礦山，生產清潔煤炭，大力推進煤炭清潔高效利用，書寫著生態文明建設與促進經濟高質量發展的生動實踐。
在此背景下，國家發展改革委、國家能源局近日印發《關于建立煤炭產能儲備制度的實施意見》，提出到2027年，初步建立煤炭產能儲備制度，有序核準建設一批產能儲備煤礦項目，形成一定規模的可調度產能儲備；到2030年，力爭形成3億噸/年左右的可調度產能儲備。
智能化促煤炭開采更高效
近年來，隨著智能科技賦能，煤礦的生產管理更加智慧高效。“在智能高效開采方面，通過行業持續科技攻關，我國大采高綜采、特厚煤層綜放開采、智能化開采工作面、煤礦災害防控等領域的共性關鍵技術和大型裝備制造已經達到國際領先水平。”國家能源集團科技部主任、煤炭開采水資源保護與利用國家重點實驗室副主任李全生對我國當前煤炭開采水平給出了較高的評價。
目前，大型化、現代化、智能化煤礦逐漸成為我國煤炭生產主體。
《2023中國煤炭工業發展報告》的數據顯示，2012~2022年，我國年產120萬噸以上大型煤礦增加至1200處以上，年產千萬噸級的生產煤礦增加至79座。智能化煤礦增加至572處，智能化產能達19.4億噸，占全國煤炭總產能的40%左右；建成智能化采煤工作面1043個、掘進工作面1277個。首批智能化示范煤礦建成智能化采煤工作面363個、掘進工作面239個，采煤工作面平均單產500萬噸/年，高出全國煤礦工作面單產平均水平3倍多。
以產煤大省山西為例，當地智能化煤礦建設突飛猛進。“截至目前，山西10座國家智能化示范煤礦全部建成，全省累計建成118座智能化煤礦、1491處智能化采掘工作面。”在1月16日召開的山西省煤礦智能化建設現場交流會上，山西省能源局副局長苗還利介紹，2024年，山西還將新建成150座智能化煤礦。
據記者了解，截止2023年，山西年產能180萬噸以上的煤礦智能化改造工程已全部開工，已建成智能化采掘工作面的煤礦共281座，年產能總計74750萬噸，占全省生產煤礦總產能的61.91%。“山西模式”為全國煤礦智能化建設開了個好頭。
煤礦智能化的快速發展與技術進步密不可分。
在2023中國國際煤炭采礦技術交流及設備展覽會上，華為、中國聯通、新華三等企業展出了科技感十足的高端煤礦設備和控制系統，包括終端智能通信設備、無人礦用卡車、智能采煤機等，為當前煤礦智能化進程提供了強有力的技術裝備支持。
然而，一路高歌的背后往往也暗藏風險。中國礦業大學（北京）原副校長姜耀東指出，煤礦的建設帶動了煤礦裝備的數字化、智能化、自動化發展，推動了煤炭企業管理現代化提升，助推煤礦質量變革、效率變革、動力變革。但也要看到，當前，全國建成的安全高效煤礦占比小、覆蓋面窄、復雜條件下建設難度大、科技引領支撐作用不足等問題依然突出，嚴重制約了煤礦建設的步伐。
那么，如何解答現代化煤礦建設這道難題？
對此，中國煤炭工業協會副會長孫守仁給出幾點建議。他表示，要進一步優化完善政產學研用有效銜接、上下游通力合作的科技創新機制體制，全力提升科技創新水平，切實增強科技創新的支撐作用。同時，要自覺強化綠色開采的社會責任，綜合考慮礦區開采條件和環境承載能力，因地制宜采用保水開采、煤與瓦斯共采、充填開采等技術，大力推廣無（或小）煤柱和智能化開采技術，實現煤炭資源精采細采。
科技創新助力煤炭利用更綠色
如果要談一塊煤從“黑”變“綠”的前世今生，那話題必然離不開現代煤化工。可以說，現代煤化工是煤炭清潔高效利用的重要途徑，而面臨發展和減排的雙重挑戰，“綠色化”又是現代煤化工孜孜以求的發展方向。
中國工程院院士謝克昌介紹：“經過多年發展，我國現代煤化工產業已經取得了長足進步。首先，我國現代煤化工產業規模發展迅速，以內蒙古鄂爾多斯、陜西榆林、寧夏寧東、新疆準東等現代煤化工產業示范區為代表的示范基地和生產基地已基本形成，總體規模排在全球前列。”
對此，李全生表達了相同看法，“我國已形成較為完備的現代煤化工工程技術體系，關鍵設備國產化水平不斷提高，系列技術處于國際先進或領先水平。其中，大型煤氣化技術處于國際領先水平，高溫費托合成技術處于國際先進水平，煤制烯烴、煤制芳烴、低溫費托合成、煤制乙二醇、煤油共煉技術處于國際領先水平，煤直接液化、粉煤中低溫熱解及焦油輕質化技術屬于國際首創。”
盡管煤化工發展取得了較大成就，產業升級示范不斷完善，但煤化工基地建設也存在同質化、產能過剩的問題。對此，謝克昌建議：“要堅持創新引領，加強新技術、新產品開發，延伸產業鏈，穩步推進煤、電、化一體化和煤轉化的差異化發展。”
探索煤炭清潔高效利用，燃煤發電也是其綠色化發展不可忽略的一條重要路徑。
當前，我國建成了全球最大的清潔高效煤電供應體系。“煤電在我國電力供應結構中約占三分之二，這是煤炭較為清潔高效的利用方式。”李全生指出，“目前，全國百萬千瓦超超臨界燃煤發電機組約有160臺在運行，超過其他國家的總和，平均標準煤耗約280克/千瓦時。同時，我國已投運世界首臺60萬千瓦超臨界循環流化床機組，擁有世界上參數最高的超超臨界二次再熱機組。我國煤電技術已處于國際領先水平，引領了世界燃煤發電技術發展方向。”
不僅如此，2015年，世界首臺成功運用二次再熱技術的百萬千瓦超超臨界燃煤發電機組——泰州電廠3號機組，實現標準煤耗266克/千瓦時，成為全球煤電的新標桿。
2023年11月底，從中國神華廣東臺山電廠傳來了喜訊——60萬千瓦燃煤發電機組摻氨燃燒試驗成功，這是當前國內外完成摻氨燃燒試驗驗證的容量最大的機組。目前，60萬千瓦及以上容量機組是我國煤電裝機的主力機型，探索60萬千瓦燃煤發電機組摻氨燃燒技術，對促進煤炭清潔高效利用，降低二氧化碳排放具有重要意義。
據記者了解，目前60萬千瓦燃煤機組摻氨燃燒項目已入選國家能源局第三批能源領域首臺（套）重大技術裝備（項目）名單，并已初步建立了一套穩定、清潔、高效摻氨燃燒技術體系。
“展望未來，我國煤炭工業發展前景廣闊。煤炭仍將以其資源可靠性、價格低廉性和利用可潔凈性而作為我國的主力能源。”謝克昌表示，“要在能源轉型中把握好我國基本國情，遵循客觀規律，從實際出發。在低碳化發展進程中，尤其在應對氣候變化過程中，堅持公平和各自能力原則。依靠科技創新，持續推進并做好煤炭清潔高效利用，服務社會經濟高質量發展和國家能源安全，是現實的戰略選擇。”