宁夏银川市贺兰县渔业公园内的光伏养鱼基地。新华社记者 王鹏 摄

  我国能源活动产生的二氧化碳排放占比达80%,能源领域是打好碳达峰、碳中和这场硬仗的主战场,能源绿色低碳转型是实现碳达峰、碳中和的关键举措。作为能源富集地区,宁夏、山西、陕西榆林积极探索能源转型,其先行先试对于我国能源转型具有重要的意义。

  记者 于瑶 银川报道

  实现从“黑”到“白”飞跃

  早在2003年,自治区党委政府就提出建设宁东能源化工基地,坚持资源优势向经济优势转化思路,大力推动煤炭资源开发和就地转化利用,掀开了宁夏能源高速发展的序幕。

  “煤化工产业已成为宁夏工业经济增长的稳定器和动力源,除了煤电、煤化工,宁东基地新型材料产业茁壮成长,芳纶、氨纶、锂电池材料等一批产业项目陆续建成投产,新材料产业占全部工业比重提高到23.3%。甲醇、烯烃、煤基清洁油品等大宗化工原料产业链拉长延伸,形成精细化、高端化、集群化发展态势。”宁东能源化工基地管委会主任陶少华说。

  前不久,总投资超100亿元的国家能源集团宁夏电力公司200万千瓦光伏项目在宁东能源化工基地正式开工建设。该项目是我国近期开工建设的首期1亿千瓦大型风电光伏基地项目之一,项目全部建成投运后,每年可节约标准煤约96万吨、减排二氧化碳约262万吨。

  这是宁夏利用丰富光照、荒地资源,加快能源绿色转型的一个缩影。近年来,随着煤化工产业规模不断扩大,能耗水耗较高、碳排放量大等问题逐渐凸显,对能源产业实现可持续发展带来了重大挑战。可喜的是,宁夏率先找到了开启能源新发展的未来钥匙,在化石能源大行其道、可再生能源开发技术还未成熟之际,宁夏就开始了自己的清洁能源求索之路。

  如今,宁夏已成为我国首个风电、光伏发电出力超过地区全网用电负荷的省级电网。截至9月底,宁夏新能源装机达到2690万千瓦,占发电总装机容量的47%,新能源装机占比位居全国第二;新能源利用率达到97.7%,居西北第一。

  此外,宁夏还在新能源高比例消纳、新能源外送等方面探索出了一系列在全国范围内可借鉴可推广的经验,能源产业已占宁夏工业增加值比重超40%,成为名副其实的支柱产业。

  位于宁夏宁东能源化工基地的宝廷氢能管理中心,是一座今年5月试运营的新型加氢站,可以为重卡、轻卡、大巴加注氢气。不仅如此,宝廷氢能新能源管理中心(宁夏)有限公司还给周边精细化工企业供氢。

  目前,宁东基地依托现代煤化工产业对氢气的巨大需求,布局绿氢全产业链,扩大绿氢耦合煤化工规模,积极培育“氢能+”新业态、新动能,在太阳能电解水制氢、化工副产氢、天然气掺氢等领域“全面开花”。据初步测算,如用绿氢耦合煤化工部分替代煤制氢,按现有产业规模,宁东基地每年可实现压减煤炭消费1600万吨,减排二氧化碳3000余万吨,降低能耗1100万吨标准煤。

  绿氢是宁夏发展清洁能源的优势所在,今年宁东能源化工基地被纳入全国首批燃料电池汽车示范应用城市群。作为高质量建设新能源综合示范区的突破口,氢能成为宁夏重点发展的清洁能源产业,创新能力强、产业化水平高、配套设施完善、示范应用领先的氢能产业体系正在加速形成。

  陕西榆林:探索高碳城市低碳发展

  榆林市位于陕西省最北部,是国家“西煤东运”的核心腹地、“西气东输”的重要源头、“西电东送”的主要起点。2020年,榆林市原煤产量5.17亿吨、原油产量1048万吨、天然气产量210亿立方米,分别占全国总产量的13.2%、5.3%和10.9%。为摆脱“倚能重能”的经济特点,榆林市大力推动煤矿智能化建设、提高煤炭综合利用效能、加速探索降碳技术,走出一条绿色、高效、低碳的能源化工发展之路。

  45岁的费国幸坐在陕煤榆北曹家滩公司机电队的值班室里,打开手机App,监测着地下矿井的电站、水泵等机电设备信息。这是23年前刚刚进入矿井工作的他曾经不敢想象的画面。彼时,我国许多煤矿仍处于以炮采为主的手工作业时代。头戴矿灯,手拿铁锨,衣服上沾满黑煤灰,这是许多老矿工对于那个时代的记忆。

  如今,步入位于陕西省榆林市的曹家滩矿区,地上遍布绿植。调度指挥中心里,工作人员身着西装衬衫,通过“智慧大脑”调度、监测着井上、井下的设备运行情况和现场工作实况。井下场所宽敞明亮,采煤机向前挺进割下煤块,经过多个工序后,煤块经皮带最终运输至储煤仓,整个过程井然有序,很少需要人工干预。

  从炮采、普采到综采再到智采,我国煤炭工业实现了从手工作业向机械化、自动化、信息化、智能化的跨越,人才结构也逐步年轻化、高学历化。以曹家滩煤矿为例,员工平均年龄29岁,大专以上学历达87%。

  榆林市副市长杨向喜表示,榆林将坚定不移地走信息化、智能化之路,加快工业互联网、5G、云计算、大数据、人工智能等信息技术在煤炭行业的推广应用,推进煤炭生产企业建立安全、共享、高效的煤矿智能化大数据应用平台,构建实时、透明的煤矿采、掘、机、运、通、洗选等数据链条,实现煤矿智能化和大数据的深度融合与应用。

  小到日用品如碗筷刀叉,大到用于非常规油气开采的高强度材料,甚至还有医用的可吸收缝合线和骨骼支架……如果不是亲眼所见,很难相信这些由国家能源集团榆林化工有限公司生产的系列产品都来自同一原料——煤炭。

  站在国家能源集团榆林化工有限公司聚乙醇酸项目装置前,公司甲醇事业部PGA(聚乙醇酸)装置经理陶龙指着眼前这片管廊纵横交织、反应炉高耸挺立的“钢铁森林”介绍道:“煤炭制成合成气后将在这些装置里完成羰化酯化,然后经过加氢反应得到的中间产品单体再次缩聚后便能得到聚乙醇酸,也就是我们通常所说的一种可降解材料。”

  “目前我们即将建成世界首套5万吨/年聚乙醇酸(PGA)示范项目,这一项目也是企业在‘双碳’目标下实现延链、补链、强链高质量创新发展的重要举措。”

  科技创新助力降碳先行

  “这是国家重点研发计划项目,2019年11月正式开工,2021年1月安装建设完成,主要利用复合胺吸附性能,将二氧化碳解析出来,最终制成液态二氧化碳,用于油田驱油。”国家能源集团锦界公司党委书记、董事长何文介绍,这套装备将对于二氧化碳捕集及利用技术下一步推广起到示范作用。

  据了解,下一步榆林市将按照向外输出与就地消纳并重、集中式与分布式并举的原则,示范推广大容量、高塔架、轻量化、智能化风电机组,建设百万千瓦级“牧光互补”“光伏+荒漠化土地生态恢复”“光伏+矿区生态治理”示范项目,力争到2025年风电装机达到1300万千瓦、光伏发电装机突破2400万千瓦。同时还将利用丰富的氢能资源,构建制氢、纯化、储运、加氢站、氢能汽车生产、氢能装备制造产业链条,全力打造“西部氢谷”。

  山西:构建清洁低碳能源体系

  在位于山西大同的晋能控股集团塔山煤矿装车集运站,装车系统实行24小时多人值守,一列列满载煤炭的万吨重载列车,通过大秦铁路发往沿海港口。

  增产保供的底气,离不开塔山煤矿不断升级的智能开采模式。没有飞扬的煤尘,也没有机械的轰鸣,更没有太多的采煤工人,监控屏幕上各类数据的跳动间,滚滚乌金离开地底,不断奔向地面。这是记者在塔山煤矿看到的智能化开采场景。

  近年来,山西省持续深化煤炭行业供给侧结构性改革,“十三五”期间累计化解煤炭过剩产能15685万吨,煤矿先进产能占比由不足30%提高到68%,全省55座煤矿进行绿色开采探索实践,10座国家首批智能化建设示范煤矿实现全部开工建设,26座煤矿开始全矿井智能化建设,64处智能化采煤工作面实现减人60%至70%的目标。

  “十三五”期间,山西非化石能源电源发展明显加快,风电、光伏装机年均增长分别达24.16%和63.21%。截至今年6月,山西新能源装机达到3384.5万千瓦,占总装机的31.2%,做到了“风光天上来,电从空中走”。

  山西是煤炭大省,同时蕴藏着极为丰富的煤层气资源。煤层气的主要成分甲烷,既是煤矿事故的“头号杀手”,又是一种强烈的温室气体,其温室效应为二氧化碳的21倍。煤层气抽采利用,在保障煤矿安全生产的同时,碳减排和经济效益显著。

  “大量废弃矿井中残存的瓦斯也被抽取利用。”煤与煤层气共采国家重点实验室执行副主任李国富说,山西已从废弃矿井采空区抽采利用煤层气1.28亿立方米,相当于减排二氧化碳192万吨。

  “二氧化碳不是负担,而是巨大财富。”山西清洁碳经济产业研究院院长宋维宁给记者展示了一瓶黑色的粉末,这是从大唐云冈热电厂的烟气里提炼出的碳纳米管新材料,该材料可应用于新能源汽车锂电池的电极材料。

  在山西,传统资源优势正在转换为新兴产业发展优势。立足煤炭、煤电资源优势,山西设立了战略性新兴产业0.3元/千瓦时的电价机制,以电价“洼地”构建集聚战略性新兴产业发展的“高地”,推动产业结构转型。今年上半年,山西共组织交易28批次,交易电量132.64亿千瓦时,估算可降低企业用电成本20亿元。

  统计显示,今年前三季度,山西规上工业增加值增长14%,快于全国2.2个百分点。其中,非煤工业增速快于煤炭工业6个百分点,装备制造业增长31.9%,工业战略性新兴产业增长25.3%,高技术制造业增长44.1%,均明显快于工业增速。