煤層氣利用——壓艙石的雙碳變革

在剛剛結束的兩會(huì )上,習主席參加十三屆全國人大五次會(huì )議內蒙古代表團的審議時(shí)提到:“綠色轉型是一個(gè)過(guò)程,不是一蹴而就的事情。要先立后破,而不能夠未立先破。富煤貧油少氣是我國的國情,以煤為主的能源結構短期內難以根本改變。實(shí)現‘雙碳’目標,必須立足國情,堅持穩中求進(jìn)、逐步實(shí)現,不能脫離實(shí)際、急于求成,搞運動(dòng)式‘降碳’、踩‘急剎車(chē)’。不能把手里吃飯的家伙先扔了,結果新的吃飯家伙還沒(méi)拿到手,這不行。既要有一個(gè)綠色清潔的環(huán)境,也要保證我們的生產(chǎn)生活正常進(jìn)行。”

我國作為世界上最大的煤炭生產(chǎn)國,以煤為主的能源資源稟賦和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展所處的階段,決定了未來(lái)很長(cháng)時(shí)間,我國的經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展仍然離不開(kāi)煤炭,2021年的能源供應緊張問(wèn)題也再一次凸顯了煤炭作為保障能源的重要地位。2021年11月,國務(wù)院常務(wù)會(huì )議決定設立支持煤炭清潔高效利用專(zhuān)項貸款,專(zhuān)項支持包含煤層氣開(kāi)發(fā)利用在內的煤炭清潔高效利用相關(guān)領(lǐng)域。2021年12月,中央經(jīng)濟工作會(huì )議提出要立足以煤為主的基本國情。全國能源工作會(huì )議定調,要繼續發(fā)揮煤炭壓艙石作用。

煤的伴生礦產(chǎn)資源—煤層氣,主要成分是甲烷,其溫室效應是二氧化碳的20多倍,在濃度達到5%-16%時(shí),遇明火會(huì )爆炸,是煤礦安全生產(chǎn)的主要威脅;另一方面,煤層氣是發(fā)電、工業(yè)、化工和居民生活不可或缺的燃料,燃燒后幾乎不產(chǎn)生任何廢氣,是當之無(wú)愧的優(yōu)質(zhì)清潔能源。

我國煤層氣開(kāi)發(fā)利用已有50多年的歷史,煤層氣勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域取得了舉世矚目的成就,一系列技術(shù)突破為先導,煤層氣產(chǎn)業(yè)從無(wú)到有、從小到大迅速發(fā)展,大幅改善了煤礦安全生產(chǎn)環(huán)境,大大提高了采煤效率,率先發(fā)展成為大規模商業(yè)化開(kāi)采和使用的非常規天然氣之一。在“雙碳”目標的大背景下,要解決我國以煤為主的“基本國情”與甲烷減排壓力之間的矛盾,煤礦瓦斯綜合利用就成為了關(guān)鍵路徑:

上述利用途徑中,瓦斯發(fā)電是煤礦瓦斯利用的主要方式,在所有瓦斯利用方式中占比達到80%以上,其在促進(jìn)煤礦安全、節能減排、控制環(huán)境污染等方面起著(zhù)至關(guān)重要的作用:

一是促進(jìn)煤礦安全。煤礦瓦斯是賦存在煤層和煤系地層的烴類(lèi)氣體,其在空氣濃度達到5%-16%時(shí),遇明火會(huì )爆炸,是煤礦安全生產(chǎn)的主要威脅,煤礦瓦斯發(fā)電通過(guò)對瓦斯的充分利用減少事故的發(fā)生。瓦斯發(fā)電機組的建成投產(chǎn),不僅解決了瓦斯抽放系統的運行費用,帶來(lái)良好的經(jīng)濟效益,并且改變了瓦斯抽放系統只投入不產(chǎn)出的狀況,促進(jìn)瓦斯抽采積極性,形成“以利用促抽采,以抽采促安全”的良性循環(huán),顯著(zhù)提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

二是提供清潔能源、實(shí)現節能減排。1立方米的純瓦斯熱量相當于1.22公斤標準原煤,可發(fā)電3.5度。在同等裝機規模下,瓦斯發(fā)電項目的碳減排量約是風(fēng)電光伏的幾十倍。瓦斯發(fā)電不僅提供清潔能源,而且有效地減少瓦斯排放對環(huán)境的危害,實(shí)現碳減排、環(huán)境保護及溫室效應防治等多重積極效益。

三是促進(jìn)科技發(fā)展。在瓦斯利用技術(shù)領(lǐng)域,我國取得了不錯的成績(jì),其中超低濃度瓦斯氧化技術(shù)已經(jīng)逐步實(shí)現國產(chǎn)替代進(jìn)口。其技術(shù)發(fā)展需要政府給予更多關(guān)注和扶持,從而實(shí)現核心領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)的突破,最終引導整個(gè)行業(yè)的發(fā)展。

煤礦瓦斯發(fā)電的優(yōu)勢不勝枚舉,國家能源局也在其發(fā)布的《煤層氣勘探開(kāi)發(fā)行動(dòng)計劃》中專(zhuān)門(mén)強調“推廣低濃度瓦斯發(fā)電”。

隨著(zhù)全國碳排放權交易市場(chǎng)的開(kāi)啟,甲烷減排也站到了舞臺中央。根據公開(kāi)渠道查詢(xún)和多方調研所得信息,了解到民營(yíng)企業(yè)是我國瓦斯發(fā)電的重要力量,以下是我國主要民營(yíng)瓦斯發(fā)電企業(yè)截至2021年底的電站總裝機容量等情況,并對其年碳減排當量進(jìn)行概算[年碳減排當量(噸)=瓦斯電站年發(fā)電量(千瓦時(shí))÷1000×5.5]:

北京揚德環(huán)保能源科技股份有限公司成立于2007年,在山西、貴州、四川等地投資建設了多個(gè)瓦斯電站,是國內最大的民營(yíng)瓦斯發(fā)電投資運營(yíng)商。其總裝機容量約為150MW,相應年碳減排當量約為413萬(wàn)噸。

廣東力宇控股是力宇集團瓦斯發(fā)電項目投資運營(yíng)的核心平臺,在山西投資有數個(gè)瓦斯發(fā)電站,總裝機容量約為77MW,相應年碳減排當量約為212萬(wàn)噸。

山西都寶清潔能源投資有限公司成立于2009年,在晉城、晉中、長(cháng)治、臨汾等地投建運營(yíng)多個(gè)瓦斯電站項目。公司總裝機容量約為66MW,相應年碳減排當量約為182萬(wàn)噸。

彬州山能煤層氣發(fā)電有限責任公司成立于2016年,主營(yíng)瓦斯發(fā)電,在晉城、長(cháng)治、臨汾等地投建運營(yíng)有多個(gè)瓦斯電站項目。公司總裝機容量約為36MW,相應年碳減排當量約為99萬(wàn)噸。

山西蘭能煤層氣開(kāi)發(fā)有限公司成立于2006年,主營(yíng)瓦斯發(fā)電,在晉城陽(yáng)城等地投建運營(yíng)有多個(gè)瓦斯電站項目。公司總裝機容量約約為33MW,相應年碳減排當量約為91萬(wàn)噸。

晉城市潤宏新能源發(fā)電股份有限公司成立于2008年,主營(yíng)瓦斯發(fā)電,在晉城沁水、陽(yáng)城、澤州等地投建運營(yíng)有多個(gè)瓦斯電站項目。公司總裝機容量約為33MW,相應年碳減排當量約為91萬(wàn)噸。

從全國范圍來(lái)看,我國煤礦瓦斯發(fā)電裝機容量約為2550MW,相應全行業(yè)年碳減排當量約為70125000噸,是當之無(wú)愧的碳減排大行業(yè)。

煤礦瓦斯的綜合開(kāi)發(fā)利用是一個(gè)“變廢為寶”的過(guò)程,既能提高煤礦安全生產(chǎn)系數,又能實(shí)現社會(huì )效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟效益的統一。隨著(zhù)中國碳市場(chǎng)運行機制的逐步完善、碳減排相關(guān)政策的陸續推出,甲烷利用將成為CCER不可或缺的重要一環(huán),煤礦瓦斯綜合利用企業(yè)取得發(fā)電與碳資產(chǎn)雙重收益的同時(shí),還將為我國2030年碳達峰、2060年碳中和打下堅實(shí)的基礎。