煤層氣利用——壓艙石的雙碳變革

在剛剛結(jié)束的兩會(huì)上,習(xí)主席參加十三屆全國人大五次會(huì)議內(nèi)蒙古代表團(tuán)的審議時(shí)提到:“綠色轉(zhuǎn)型是一個(gè)過程,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(jié)構(gòu)短期內(nèi)難以根本改變。實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo),必須立足國情,堅(jiān)持穩(wěn)中求進(jìn)、逐步實(shí)現(xiàn),不能脫離實(shí)際、急于求成,搞運(yùn)動(dòng)式‘降碳’、踩‘急剎車’。不能把手里吃飯的家伙先扔了,結(jié)果新的吃飯家伙還沒拿到手,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(jì)社會(huì)發(fā)展所處的階段,決定了未來很長時(shí)間,我國的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展仍然離不開煤炭,2021年的能源供應(yīng)緊張問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(shè)立支持煤炭清潔高效利用專項(xiàng)貸款,專項(xiàng)支持包含煤層氣開發(fā)利用在內(nèi)的煤炭清潔高效利用相關(guān)領(lǐng)域。2021年12月,中央經(jīng)濟(jì)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(diào),要繼續(xù)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(yīng)是二氧化碳的20多倍,在濃度達(dá)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(dāng)之無愧的優(yōu)質(zhì)清潔能源。

我國煤層氣開發(fā)利用已有50多年的歷史,煤層氣勘探開發(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(dǎo),煤層氣產(chǎn)業(yè)從無到有、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(guī)模商業(yè)化開采和使用的非常規(guī)天然氣之一。在“雙碳”目標(biāo)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(dá)到80%以上,其在促進(jìn)煤礦安全、節(jié)能減排、控制環(huán)境污染等方面起著至關(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氣體,其在空氣濃度達(dá)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)電通過對(duì)瓦斯的充分利用減少事故的發(fā)生。瓦斯發(fā)電機(jī)組的建成投產(chǎn),不僅解決了瓦斯抽放系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用,帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益,并且改變了瓦斯抽放系統(tǒng)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),顯著提高煤礦生產(chǎn)的安全性。

二是提供清潔能源、實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。1立方米的純瓦斯熱量相當(dāng)于1.22公斤標(biāo)準(zhǔn)原煤,可發(fā)電3.5度。在同等裝機(jī)規(guī)模下,瓦斯發(fā)電項(xiàng)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(duì)環(huán)境的危害,實(shí)現(xiàn)碳減排、環(huán)境保護(hù)及溫室效應(yīng)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(cuò)的成績,其中超低濃度瓦斯氧化技術(shù)已經(jīng)逐步實(shí)現(xiàn)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(xiàn)核心領(lǐng)域、關(guān)鍵技術(shù)的突破,最終引導(dǎo)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《煤層氣勘探開發(fā)行動(dòng)計(jì)劃》中專門強(qiáng)調(diào)“推廣低濃度瓦斯發(fā)電”。

隨著全國碳排放權(quán)交易市場的開啟,甲烷減排也站到了舞臺(tái)中央。根據(jù)公開渠道查詢和多方調(diào)研所得信息,了解到民營企業(yè)是我國瓦斯發(fā)電的重要力量,以下是我國主要民營瓦斯發(fā)電企業(yè)截至2021年底的電站總裝機(jī)容量等情況,并對(duì)其年碳減排當(dāng)量進(jìn)行概算[年碳減排當(dāng)量(噸)=瓦斯電站年發(fā)電量(千瓦時(shí))÷1000×5.5]:

北京揚(yáng)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(shè)了多個(gè)瓦斯電站,是國內(nèi)最大的民營瓦斯發(fā)電投資運(yùn)營商。其總裝機(jī)容量約為150MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為413萬噸。

廣東力宇控股是力宇集團(tuán)瓦斯發(fā)電項(xiàng)目投資運(yùn)營的核心平臺(tái),在山西投資有數(shù)個(gè)瓦斯發(fā)電站,總裝機(jī)容量約為77MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為212萬噸。

山西都寶清潔能源投資有限公司成立于2009年,在晉城、晉中、長治、臨汾等地投建運(yùn)營多個(gè)瓦斯電站項(xiàng)目。公司總裝機(jī)容量約為66MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為182萬噸。

彬州山能煤層氣發(fā)電有限責(zé)任公司成立于2016年,主營瓦斯發(fā)電,在晉城、長治、臨汾等地投建運(yùn)營有多個(gè)瓦斯電站項(xiàng)目。公司總裝機(jī)容量約為36MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為99萬噸。

山西蘭能煤層氣開發(fā)有限公司成立于2006年,主營瓦斯發(fā)電,在晉城陽城等地投建運(yùn)營有多個(gè)瓦斯電站項(xiàng)目。公司總裝機(jī)容量約約為33MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為91萬噸。

晉城市潤宏新能源發(fā)電股份有限公司成立于2008年,主營瓦斯發(fā)電,在晉城沁水、陽城、澤州等地投建運(yùn)營有多個(gè)瓦斯電站項(xiàng)目。公司總裝機(jī)容量約為33MW,相應(yīng)年碳減排當(dāng)量約為91萬噸。

從全國范圍來看,我國煤礦瓦斯發(fā)電裝機(jī)容量約為2550MW,相應(yīng)全行業(yè)年碳減排當(dāng)量約為70125000噸,是當(dāng)之無愧的碳減排大行業(yè)。

煤礦瓦斯的綜合開發(fā)利用是一個(gè)“變廢為寶”的過程,既能提高煤礦安全生產(chǎn)系數(shù),又能實(shí)現(xiàn)社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益的統(tǒng)一。隨著中國碳市場運(yùn)行機(jī)制的逐步完善、碳減排相關(guān)政策的陸續(xù)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(dá)峰、2060年碳中和打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。