煤炭開采智能系統展區山西能源轉型發展多元探路
發布時間:2019-11-06
  

山西煤炭曾經“點亮了全國一半的燈,燒熱了華北一半的炕”。但是,“一煤獨大”的經濟結構影響了山西的生態環境和可持續發展。推動能源轉型升級對山西來說至關重要。

近年來,山西提出不當煤老大,爭當能源革命排頭兵,推進煤炭清潔高效利用,做好煤電化熱一體化應用,開展氫能、核能等新能源開發利用,推進能源產業融合發展和轉型升級。

在此背景下,10月22日至24日,以“能源革命國際合作”為主題的2019年太原能源低碳發展論壇(以下簡稱論壇)在山西太原舉行。論壇從煤炭的清潔高效利用、非常規天然氣開發應用、新能源發展、能源互聯網的創新與發展等多個方向,討論了山西能源轉型發展的多種可能。

煤炭清潔高效利用是能源轉型的立足點

山西能源轉型,避不開煤。

何為清潔能源?中國工程院院士謝克昌認為,能清潔高效利用的煤就是清潔能源。謝克昌認為,能源革命的目標是建立清潔低碳、安全高效的能源體系,關鍵是能源技術革命。對于煤炭而言,就要提高清潔高效利用水平。

“對于我國而言,煤炭是主體能源。如果沒有煤,日子就過不下去。能源革命不是革煤炭的命。煤炭清潔高效利用是能源轉型的立足點和首要任務。”謝克昌說。

如何實現煤炭清潔高效利用?石油和化學工業規劃院副院長、教授級高級工程師李志堅認為,一要提高煤炭的利用效率,減少碳排放;二要提高企業的經濟效益。

而在煤炭清潔高效利用時,不僅要關注煤炭的能源屬性,還要關注其原材料屬性。“不僅要將煤炭轉化為清潔能源,還要關注將煤炭轉化為材料的發展路徑。煤炭高效、高價值轉化是提升競爭力的重要途徑。”李志堅說。

如今,山西煤炭清潔高效利用水平大幅提升,部分技術和裝備處于世界領先水平,油化電熱一體化示范項目成功走出了產業道路,實現了高硫煤變廢為寶。

晉華爐已成為山西煤炭清潔利用的一張名片。今年4月,晉華爐又獲得第47屆日內瓦國際發明展金獎。該展覽會被公認為是當今世界最重要的發明展覽會之一。

專“吃”劣質煤的晉華爐由山西陽泉煤業集團聯合清華大學歷經17年自主研發而成,擁有自主知識產權。晉華爐穩定、可靠,煤種適應性好,適用于高灰分、高硫分、高灰熔點的“三高”煤氣化,是煤炭清潔高效利用取得的重要突破,總體技術處于國際領先水平。近3年來,晉華爐累計新增銷售額43.3億元,累計新增利潤6.98億元。目前,晉華爐已出口海外,首次實現了中國自主煤氣化技術在海外的商業化應用。

“通過和山西省合作,我們總結發現,技術需要在工程實踐中不斷完善和創新。在與陽煤集團的合作中,經過三代鍋爐燃燒技術迭代,我們體會到學科交叉的重要性。借鑒其他領域經驗是傳統工業技術進步的一條‘捷徑’。”中國工程院院士、清華大學教授岳光溪說。

山西非常規天然氣資源豐富,累計探明地質儲量2156億立方米,煤層氣資源富集程度高,開發潛力大。

山西晉城無煙煤礦業集團是我國最早從事“采煤采氣一體化”和最大的煤與煤層氣共采和綜合開發利用的大型國有煤炭企業。經過20多年的探索,晉煤集團初步形成了煤礦區煤層氣三區聯動井上井下聯合抽采模式,實現了采前抽、采動抽、采空抽全序列抽采。他們應用地面鉆井技術,減少了井下巷道工程,實現了煤炭與煤層氣兩種資源的安全、高效、協調開發。2018年,晉煤集團寺河礦瓦斯抽采量達到8.07億立方米,連續13年單井瓦斯抽采量全國第一。

目前,山西正深入推進非常規天然氣勘探、抽采、利用方式變革,開展煤層氣、頁巖氣、致密氣綜合開發,打造國家非常規天然氣基地,力爭2020年非常規天然氣產量達到200億立方米。

新能源為能源轉型添動能

除了煤炭等傳統產業轉型發展,風能、太陽能、生物質能、氫能、核能等新能源也為能源轉型增添動能。

在中國建材集團展區,一片片可以發電的彩色玻璃吸人眼球。據了解,這些彩色玻璃的學名為碲化鎘發電玻璃,是一種集材料與發電于一體的新型建筑材料。這種玻璃在兩塊普通玻璃間鍍上一層光電功能材料,使玻璃從絕緣體變成導體,具有發電功能。該展區工作人員介紹,一塊長1.6米、寬1.2米,面積為1.92平方米的發電玻璃的標準功率為250瓦,光電轉化效率達13%,4小時的有效日照就能發1千瓦時電。也就是說,兩三塊碲化鎘發電玻璃就能滿足一個家庭的全年用電需求。

全國工商聯新能源商會專業副會長兼秘書長曾少軍介紹,近年來,中國在風能、太陽能、生物質能、熱能等新能源開發利用上發展快速很快,目前呈現出“風”頭已過、陽“光”升起、“生”機勃勃、“熱”氣騰騰的新特點。未來,新能源將向分布式發展,應不斷創新關鍵技術,做好煤炭減法、綠色加法、能效乘法,實現多能互補。

近年來,山西相繼出臺系列措施,推動新能源快速發展。截至2019年9月,山西省新能源和可再生能源裝機容量達到2447萬千瓦,其中風電裝機1177萬千瓦、光伏發電裝機1001萬千瓦。而火電機組靈活性、電網調峰能力以及儲能發展還滿足不了新能源消納的需求。

針對這些問題,山西省能源局新能源和可再生能源處處長張秀榮介紹,未來山西將全面推進風光發電平價上網;優化風光發電項目管理,推動數字化共享,整合風光發電項目;大力發展儲能和智能電網,提高可再生能源的消納水平;大力推進地熱能、生物質能等的開發利用;加快氫能產業發展速度,逐漸形成氫能全產業鏈發展格局。

以泛能源互聯網促轉型

隨著互聯網技術與可再生能源結合得越來越緊密,能源開采、配送和利用逐漸從傳統的集中式轉變為智能化的分散式,全球電網逐漸變為能源共享網絡。“能源互聯網”也成為行業熱詞。

國家電網有限公司董事長寇偉表示,電網在新一輪能源革命中處于特殊而重要的位置。中國能源資源與能源需求呈逆向分布,比如山西煤炭儲量占全國的17.3%,用電量卻僅占全國的3.2%,需要通過電網進行遠距離輸電和大范圍配置。此外,風電、光伏發電波動性很強,大規模、高比例并網后,會給電網系統安全穩定運行帶來極大挑戰,需要電網具備強大的靈活調節能力。

國家電網有限公司提出“泛在電力物聯網”概念,圍繞電力系統各環節,應用移動互聯、人工智能等現代信息技術和通信技術,建立起狀態全面感知、信息高效處理、應用便捷靈活的智慧服務系統。

“新一輪能源革命對電網的技術、功能、形態提出了前所未有的要求,未來的電網將不再是單純的輸電載體,而將成為多能轉換利用的樞紐和資源優化配置的平臺,成為友好開放、共建共享的能源互聯網。”寇偉說。

在電網建設方面,今年年初,國家電網有限公司在行業內率先提出了融合發展泛在電力物聯網和堅強智能電網。他們將致力于打造具有樞紐型、平臺型、共享型特征的世界一流能源互聯網企業。

謝克昌表示,從整個能源結構優化的角度來說,要建立泛能源互聯網,優化從能源生產到消費的整個鏈條,從一次能源、二次能源結構以及終端消費3個方面進行綜合優化。

“綜合優化就是要建立泛能源互聯網。決策和判斷都需要大量數據,能源的生產、運輸、轉換以及消費數據互聯互通,這樣利用大數據、人工智能等技術手段,就可以實現能源的綜合優化,驅動產業轉型,實現虛擬和現實的共同發展。”謝克昌說。

用技術革命引領能源革命

事實上,以互聯網技術為代表的新技術正逐漸成為能源革命的引擎。謝克昌表示,要用技術革命引領能源革命。

在具體做法上,謝克昌建議,首先要節能提效;統籌優化發電、電網負荷、電力儲備、用電等;嚴格控制煤和油的用量,實現煤油清潔利用;突破技術瓶頸,加快提升非化石能源占比;加快能源技術創新與革命,應用推廣一批成熟技術,釋放試驗一批有待檢驗的技術,集中攻關一批重大前沿技術,用技術革命引領能源革命;抓住互聯網、大數據、人工智能等技術快速發展的機遇,實現能源與信息技術深度融合。

  能源行業也在利用機器人等新技術,提高生產效率和職工作業安全系數。

在國家電網有限公司展區,一個藍白相間的機器人在高壓電塔架模型下揮動著雙臂。這就是特高壓線上的智能“舞者”——我國首個完全自主研發的人工智能配網帶電作業機器人。

        展區工作人員介紹,該機器人配備了多傳感器融合的定位系統,可實現對導線的毫米級識別定位,運用人工智能技術,雙臂配合,可實現全過程“一鍵操作”,作業效率提升一倍。該機器人可替代傳統人工帶電作業,降低作業人員的安全風險。

氣候變化則是國際專家對于能源轉型的關注重點。“為了抑制氣候變化帶來的災難性影響,必須提出更加有效的策略,例如開發新技術,推行更高效的交通方式,培養節約能源的意識,最大程度減少浪費,優化能源需求結構。”意大利曼托瓦省省長貝尼米諾·莫塞利建議。

同時,能源轉型也與人們的日常生活息息相關。在能源革命展區內,《中國煤炭報》記者看到,LED深紫外便攜式消毒器、可將太陽能轉化為電能的多功能傘等新產品。能源轉型已悄悄地走進大眾的生活。來源:秦皇島煤炭網


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