神東礦區(qū)創(chuàng)建“零碳礦山”路徑研究與實(shí)踐

李新華

(國(guó)能神東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司，陜西省榆林市，719315)

實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和，是以習(xí)近平同志為核心的黨中央統(tǒng)籌國(guó)內(nèi)國(guó)際兩個(gè)大局作出的重大戰(zhàn)略決策[1]，黨的二十大報(bào)告提出要“積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和”,未來(lái)30多年碳達(dá)峰碳中和將是我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的主基調(diào)和新引擎。作為國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)，以煤炭為代表的能源產(chǎn)業(yè)落實(shí)“雙碳”目標(biāo)任務(wù)艱巨。自然資源部2022年9月21日發(fā)布《中國(guó)礦產(chǎn)資源報(bào)告2022》指出，2021年煤炭在我國(guó)一次能源消耗中占56%。國(guó)際能源署(IEA)2022年3月8日發(fā)布數(shù)據(jù)稱(chēng)，煤炭使用產(chǎn)生二氧化碳排放占全球二氧化碳排放總量增量的40%以上，煤炭消費(fèi)帶來(lái)的二氧化碳排放量達(dá)到153億t的歷史最高水平。對(duì)于煤炭行業(yè)來(lái)說(shuō)，加快推進(jìn)綠色低碳轉(zhuǎn)型不是“選答題”，而是“必答題”，煤炭產(chǎn)業(yè)的碳達(dá)峰碳中和是全國(guó)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的基礎(chǔ)，因此通過(guò)低碳轉(zhuǎn)型、技術(shù)創(chuàng)新等系統(tǒng)性變革，建設(shè)“零碳礦山”勢(shì)在必行。

1 建設(shè)“零碳礦山”的重要意義

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)進(jìn)入新發(fā)展階段，資源環(huán)境約束問(wèn)題日漸突出，人民群眾對(duì)優(yōu)美生態(tài)環(huán)境的需求日益增長(zhǎng)，促使能源產(chǎn)業(yè)特別是煤炭行業(yè)綠色低碳發(fā)展，走產(chǎn)業(yè)生態(tài)化、生態(tài)產(chǎn)業(yè)化的道路，促進(jìn)人與自然和諧共生[2-4]。我國(guó)是多煤少氣的國(guó)家，且受能源利用技術(shù)水平限制，國(guó)內(nèi)能源利用率與國(guó)際先進(jìn)水平還有較大差距，油氣資源對(duì)外依存度較高，新能源發(fā)展相對(duì)滯后[5]。從根本上建立生產(chǎn)“低碳”、生態(tài)“負(fù)碳”方式，從源頭上減少碳排放，提高生態(tài)碳匯能力，擴(kuò)大環(huán)境容量，建設(shè)“零碳礦山”已經(jīng)成為煤炭企業(yè)破解高碳產(chǎn)業(yè)“低碳發(fā)展”難題的必然選擇。特別是“零碳礦山”建設(shè)過(guò)程中，涉及生物質(zhì)能、光伏等新能源發(fā)展，有利于持續(xù)壯大綠色低碳產(chǎn)業(yè)，有利于加快形成綠色經(jīng)濟(jì)新動(dòng)能，推動(dòng)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型升級(jí)，破解資源環(huán)境約束突出問(wèn)題，增強(qiáng)能源供應(yīng)的穩(wěn)定性、安全性、可持續(xù)性，推動(dòng)我國(guó)從能源大國(guó)向能源強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。

“零碳礦山”從內(nèi)涵上并不意味著煤礦生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中沒(méi)有二氧化碳排放，而是通過(guò)實(shí)施完整的節(jié)能減排工程，應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)和裝備，加強(qiáng)管理創(chuàng)新，不斷減少煤礦生產(chǎn)過(guò)程中的二氧化碳排放量，直至二氧化碳排放最??；在二氧化碳排放后，借助一系列資源轉(zhuǎn)化和利用技術(shù)，逐步將礦井水、廢氣、煤矸石等煤礦生產(chǎn)廢棄物轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)生活用水、其他產(chǎn)業(yè)原料或燃料等可利用資源，實(shí)現(xiàn)循環(huán)利用[6]；同時(shí)，在煤礦沉陷區(qū)和廠區(qū)大量栽種樟子松、果樹(shù)等經(jīng)濟(jì)樹(shù)木，提升煤礦碳匯能力，建設(shè)“零碳礦山”甚至“負(fù)碳礦山”。

2 神東煤炭集團(tuán)建設(shè)“零碳礦山”的目標(biāo)和路徑研究

按照國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略要求，神東煤炭集團(tuán)結(jié)合自身實(shí)際，明確了建設(shè)“零碳礦山”的目標(biāo)任務(wù)：一是積極穩(wěn)妥推進(jìn)碳達(dá)峰碳中和，探索“零碳礦山”的實(shí)現(xiàn)路徑，采取節(jié)能降耗、新能源利用、生態(tài)碳匯等工程實(shí)踐，率先將布爾臺(tái)煤礦打造成“零碳示范礦井”；二是不斷優(yōu)化“零碳礦山”的實(shí)現(xiàn)路徑，提升綠色低碳結(jié)構(gòu)、技術(shù)、管理措施，將神東礦井全面建成“零碳礦山”?；谏鲜瞿繕?biāo)，神東煤炭集團(tuán)提出如下“零碳礦山”實(shí)施路徑。

2.1 創(chuàng)新綠色開(kāi)采與清潔生產(chǎn)技術(shù)，做“低碳”生產(chǎn)商

按照龍?jiān)刺假Y產(chǎn)管理公司盤(pán)查結(jié)果，2020年神東煤炭集團(tuán)13個(gè)礦井和11個(gè)選煤廠碳排放總量為530萬(wàn)t，其中礦井碳排放487萬(wàn)t，占92%；選煤廠碳排放43萬(wàn)t，占比8%。按排放源組成分析，神東礦廠燃料燃燒碳排放19萬(wàn)t，占3%；外購(gòu)電力碳排放147萬(wàn)t，占28%；外購(gòu)蒸汽碳排放42萬(wàn)t，占8%；瓦斯逃逸碳排放85萬(wàn)t，占16%；礦后活動(dòng)碳排放237萬(wàn)t，占45%。

解決碳排放問(wèn)題，關(guān)鍵是調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減少化石能源碳排放，首先是要控制煤炭消費(fèi)總量、降低煤炭消費(fèi)強(qiáng)度，這對(duì)煤炭行業(yè)是革命性要求。神東煤炭集團(tuán)以綠色低碳生產(chǎn)為抓手，探索以“減+替+匯”能碳路徑實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。

2.1.1 “減”——減少煤炭生產(chǎn)過(guò)程碳排放，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)減碳

把節(jié)約能源資源放在首位，實(shí)行全面節(jié)約戰(zhàn)略，持續(xù)降低單位產(chǎn)出資源消耗和碳排放。通過(guò)工程、管理技術(shù)措施，提升噸煤生產(chǎn)綜合能耗水平，減少煤炭生產(chǎn)過(guò)程中的碳排放量。

(1)持續(xù)提升用電設(shè)備能效水平，減少電力消耗和碳排放量。嚴(yán)格按照國(guó)家高耗能電機(jī)目錄，淘汰高耗能落后電機(jī)。積極推進(jìn)設(shè)備變頻改造和推廣永磁同步技術(shù)使用，全面提升采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、排、選用電設(shè)備能效。通過(guò)全系統(tǒng)智能調(diào)速和順煤流啟動(dòng)方式，減少設(shè)備空轉(zhuǎn)和輕載電耗。生產(chǎn)安排集中簡(jiǎn)化和規(guī)?；?，礦井采用無(wú)盤(pán)區(qū)布置，大巷兩側(cè)直接布置條帶式工作面，具有工作面寬、推采距離長(zhǎng)的特點(diǎn)，開(kāi)采系統(tǒng)簡(jiǎn)單高效，用能設(shè)備少、能耗低，通過(guò)上述節(jié)電措施實(shí)現(xiàn)碳減排3萬(wàn)t/a；

(2)提高供熱設(shè)備能源利用效率，減少供熱燃料消耗碳排放量。改造熱源進(jìn)行節(jié)煤，使用高效煤粉鍋爐取代傳統(tǒng)燃煤鏈條鍋爐設(shè)備，提高供熱環(huán)節(jié)能效水平，鍋爐熱效率提高35%，實(shí)現(xiàn)碳減排5萬(wàn)t/a；通過(guò)老舊管網(wǎng)改造、換熱設(shè)備清潔及更換措施，減少熱源輸送環(huán)節(jié)無(wú)效損失；通過(guò)老舊建筑加裝保溫板、更換保溫門(mén)窗措施、蒸汽供熱系統(tǒng)壓力平衡調(diào)節(jié)、建設(shè)低能耗建筑等措施，提升用戶端供熱能效水平。

(3)加強(qiáng)碳排放監(jiān)測(cè)，利用監(jiān)測(cè)技術(shù)手段減少礦后活動(dòng)甲烷逃逸產(chǎn)生的碳排放。在上灣煤礦、布爾臺(tái)煤礦、上灣選煤廠、布爾臺(tái)選煤廠4個(gè)試點(diǎn)單位開(kāi)展溫室氣體監(jiān)測(cè)評(píng)估工作。礦井生產(chǎn)通過(guò)監(jiān)測(cè)乏風(fēng)系統(tǒng)采集井下瓦斯?jié)舛?、溫度、絕對(duì)壓力、風(fēng)量(風(fēng)速)、濕度數(shù)據(jù)；礦后活動(dòng)瓦斯逃逸碳排放由選煤廠采樣，按照煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定方法進(jìn)行測(cè)定，實(shí)時(shí)掌握碳排放狀態(tài)和數(shù)據(jù)，碳排放數(shù)據(jù)更加精準(zhǔn)、科學(xué)。建設(shè)能碳管理平臺(tái)，以上灣煤礦為例，在礦井生產(chǎn)保持基本不變的情況下，按照國(guó)家溫室氣體排放核算指南標(biāo)準(zhǔn)，2021年上半年瓦斯排放1 046 t；2022年上半年瓦斯實(shí)際監(jiān)測(cè)排放量55 t，實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)僅為計(jì)算值的5%，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較計(jì)算數(shù)據(jù)大幅下降，為精準(zhǔn)減少礦后活動(dòng)甲烷逃逸碳排放提供了重要參考依據(jù)。

(4)提升能碳管理水平，減少碳排放量。建立健全節(jié)能低碳組織機(jī)構(gòu)與制度，13個(gè)礦井全部建成能源管理體系，制定能源管理手冊(cè)文件及程序文件，實(shí)行能源績(jī)效管理，規(guī)范節(jié)能低碳管理。開(kāi)展24個(gè)礦井和選煤廠能源審計(jì)與規(guī)劃工作，查找不足并及時(shí)糾正，提出改進(jìn)目標(biāo)。連續(xù)6年開(kāi)展礦井及選煤廠碳盤(pán)查工作，明確碳排放源，制定監(jiān)測(cè)計(jì)劃，為碳資產(chǎn)管理、碳交易打下了重要的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時(shí)按照采、掘、機(jī)、運(yùn)、通、排、選七大生產(chǎn)工序科學(xué)制定節(jié)能降耗指標(biāo)，落實(shí)目標(biāo)責(zé)任制，“能耗雙控”和“雙碳”指標(biāo)實(shí)現(xiàn)逐年下降。

2.1.2 “替”——調(diào)整能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)低碳

針對(duì)目前各省(區(qū))加大對(duì)新能源場(chǎng)站配置儲(chǔ)能的支持力度，神東煤炭集團(tuán)計(jì)劃與國(guó)家能源集團(tuán)內(nèi)部的專(zhuān)業(yè)公司合作發(fā)展光伏發(fā)電、煤制氫、氫儲(chǔ)能等項(xiàng)目，尋求新的發(fā)展動(dòng)能；以地?zé)豳Y源稟賦條件為基礎(chǔ)，通過(guò)開(kāi)展礦區(qū)中深層地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)利用研究，構(gòu)建礦區(qū)中深層地?zé)峥沙掷m(xù)開(kāi)發(fā)關(guān)鍵理論與技術(shù)體系，并建設(shè)一批工程示范項(xiàng)目[7-8]。將煤炭、燃油、天然氣、煤電等化石能源和電源消費(fèi)，替換為光伏電、氫能、生物質(zhì)能等清潔能源，實(shí)現(xiàn)用電用熱近零碳排放。

(1)用電光伏化。神東煤炭集團(tuán)用電量為20億kW·h/a，占公司能源消費(fèi)總量50%，占碳排放總量的28%。在采煤沉陷區(qū)建設(shè)130萬(wàn)kW光伏可完全替代外購(gòu)電量，實(shí)現(xiàn)降碳150萬(wàn)t/a。利用采空區(qū)、矸石場(chǎng)等大規(guī)模建設(shè)光伏項(xiàng)目，生產(chǎn)自用就地消納后多余電量并網(wǎng)。還可利用井下巷道與地面的高差，建設(shè)礦井水儲(chǔ)能電站；發(fā)展建筑光伏，用于特定設(shè)備或場(chǎng)所充電，目前已建成上灣煤礦、哈拉溝煤礦光伏車(chē)庫(kù)，用于新能源特種車(chē)輛充電。

(2)用熱清潔化。神東煤炭集團(tuán)年用熱能耗為21萬(wàn)t標(biāo)煤/a，占能源消費(fèi)總量的46%，占碳排放總量的11%。一是生物質(zhì)能利用。神東煤炭集團(tuán)已建成20 km2(3萬(wàn)畝)沙柳基地，未來(lái)將建成67 km2(10萬(wàn)畝)沙柳基地和67 km2(10萬(wàn)畝)沙棘基地，按照生物質(zhì)能產(chǎn)量450 t/km2計(jì)算，能實(shí)現(xiàn)生物質(zhì)燃料產(chǎn)能6萬(wàn)t/a，產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)明顯。二是低溫余熱利用。目前6個(gè)礦井已建成礦井乏風(fēng)余熱利用項(xiàng)目，使用熱管技術(shù)，高效回收低溫?zé)嵩?，還可繼續(xù)挖掘剩余7個(gè)礦井乏風(fēng)余熱利用潛力。三是礦井水低溫?zé)崮芾?。目前僅在柳塔煤礦建成礦井水低溫余熱利用工程用于餐廳供暖，礦井水低溫?zé)嵩蠢檬墙档兔禾渴褂?、減少碳排放量的重要技術(shù)措施。四是蒸汽冷凝水回收利用?？山档驼羝?，實(shí)現(xiàn)碳減排3萬(wàn)t/a。五是太陽(yáng)能利用。神東礦區(qū)陜西區(qū)域夏季已實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能洗浴替代鍋爐供熱洗浴，正在規(guī)劃實(shí)施內(nèi)蒙古區(qū)域礦井夏季太陽(yáng)能洗浴工程，最終可實(shí)現(xiàn)夏季洗浴碳排放近零排放。六是試點(diǎn)地?zé)衢_(kāi)發(fā)。地?zé)豳Y源是今后能源發(fā)展的重要資源，神東煤炭集團(tuán)先行先試，正在維修二廠開(kāi)展地?zé)峁┡瘓?chǎng)所研究。

(3)運(yùn)輸清潔化。神東煤炭集團(tuán)年消耗燃油量2萬(wàn)t，占能源消費(fèi)總量的4%，占碳排放總量的1%。建設(shè)光伏、風(fēng)能等分布式儲(chǔ)能充電站，采用新能源車(chē)逐步替換高污染、高耗能特種車(chē)輛，以減少燃油消耗。目前已替代456臺(tái)高耗能燃油車(chē)輛，實(shí)現(xiàn)碳減排0.5萬(wàn)t/a。擴(kuò)大新能源電動(dòng)車(chē)在井下的使用范圍，地面大型運(yùn)輸車(chē)輛使用氫能可大幅降低運(yùn)輸系統(tǒng)碳排放。

2.1.3 “匯”——提升碳匯能力，實(shí)現(xiàn)生態(tài)負(fù)碳

神東煤炭集團(tuán)開(kāi)發(fā)建設(shè)以來(lái)，堅(jiān)持“開(kāi)發(fā)與治理并重”的方針，打造生態(tài)礦區(qū)、建設(shè)綠色礦井、生產(chǎn)清潔煤炭，創(chuàng)建了“采前防治、采中控制、采后營(yíng)造”和“外圍防護(hù)圈、周邊常綠圈、中心美化圈”的“三期三圈”生態(tài)環(huán)境防治技術(shù)模式。截至2022月7月，神東煤炭集團(tuán)累計(jì)投入生態(tài)環(huán)境治理資金63億元，治理水土流失區(qū)與采煤沉陷區(qū)496 km2，礦區(qū)植被覆蓋率由開(kāi)發(fā)初期的3%～11%提高到64%。2017年建成了全國(guó)唯一的采煤沉陷區(qū)水土保持科技示范園，2020年建成國(guó)家能源集團(tuán)首個(gè)“國(guó)家水土保持生態(tài)文明工程”，系統(tǒng)構(gòu)建了山水林田湖草沙生態(tài)空間結(jié)構(gòu)。結(jié)合采煤沉陷區(qū)生態(tài)治理項(xiàng)目，重點(diǎn)開(kāi)展生態(tài)固碳研究，增加森林、草地、土壤等生態(tài)碳匯，實(shí)現(xiàn)生態(tài)負(fù)碳。

(1)大力推進(jìn)碳匯林建設(shè)。神東煤炭集團(tuán)井田面積1 038 km2，若全部綠化為碳匯林，按林地碳匯能力375 t/km2計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)固碳39萬(wàn)t/a。結(jié)合礦區(qū)生態(tài)建設(shè)，以增加碳匯為原則，按照山水林田湖草沙生命共同體系統(tǒng)工程理念，大力推進(jìn)自然碳匯。神東煤炭集團(tuán)前后投資1億元建設(shè)13 km2(20 000畝)“國(guó)家能源集團(tuán)生態(tài)林”，2021年已完成8.8 km2(13 167畝)，2022年計(jì)劃完成6.7 km2(10 000畝)。通過(guò)合理種植、養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)植，避免固碳植被和土壤出現(xiàn)碳的迅速釋放[9]。通過(guò)優(yōu)化植物結(jié)構(gòu)，將不同高度、不同根系種類(lèi)、不同根系深度的植物配置在一起，增加單位綠化面積的生物固碳量，使單位面積植物的固碳量最大化[10]。將不同樹(shù)齡的樹(shù)木進(jìn)行混栽，保持了植物碳匯穩(wěn)定性，發(fā)揮了自然式叢林及其土壤固碳能力最強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。神東煤炭集團(tuán)已計(jì)劃開(kāi)展采煤沉陷區(qū)生態(tài)治理協(xié)同碳匯功能提升技術(shù)研究與示范，按草地土壤碳匯能力9.99 kg/m2測(cè)算，碳匯能力可達(dá)1 039萬(wàn)t；按草地植被碳匯能力0.34 kg/m2測(cè)算，可實(shí)現(xiàn)固碳35萬(wàn)t/a。

(2)大力開(kāi)展固碳減排研究。進(jìn)一步優(yōu)化提高土壤固碳承載力，優(yōu)選高固碳植物，建立礦區(qū)生態(tài)固碳新技術(shù)；建立“煤炭開(kāi)發(fā)過(guò)程減排、碳源綜合利用減排、生態(tài)固碳減排”為主線的礦區(qū)碳減排模式，初步形成礦區(qū)碳減排技術(shù)與碳庫(kù)構(gòu)建模式，生態(tài)固碳能力提高20%以上，碳排放量下降15%以上。加大與國(guó)內(nèi)科研院所的戰(zhàn)略合作，提高碳捕集、碳利用、碳封存技術(shù)(CCUS)的經(jīng)濟(jì)性、普及性。

2.2 創(chuàng)新多能互補(bǔ)耦合發(fā)展方式，做“低碳”供應(yīng)商

推動(dòng)能源清潔低碳高效利用，推進(jìn)神東煤炭集團(tuán)清潔低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展，構(gòu)建新型能源供應(yīng)體系，加強(qiáng)煤炭清潔高效利用，構(gòu)建產(chǎn)供儲(chǔ)銷(xiāo)安全穩(wěn)定的能源保障體系。

(1)創(chuàng)新建設(shè)礦山“生態(tài)+光伏”發(fā)展模式。依托神東煤炭集團(tuán)所在地豐富的太陽(yáng)能資源，在采煤沉陷區(qū)土地上探索發(fā)展“光伏+”產(chǎn)業(yè)。按照鄂爾多斯年太陽(yáng)總輻射量5 836.64 MJ/m2估算，神東煤炭集團(tuán)1 038 km2井田面積光伏可發(fā)電量約為300億kW·h/a，配套生態(tài)治理，實(shí)現(xiàn)生態(tài)產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)生態(tài)化發(fā)展，并可為社會(huì)和企業(yè)提供綠色清潔能源。

(2)探索“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”發(fā)展模式。通過(guò)煤炭生產(chǎn)與新能源耦合，運(yùn)用風(fēng)光水儲(chǔ)一體化，促進(jìn)供需兩側(cè)精準(zhǔn)匹配，解決清潔能源消納及電網(wǎng)波動(dòng)性等問(wèn)題，提高電力系統(tǒng)綜合效率，打造全國(guó)智能光伏產(chǎn)業(yè)示范區(qū)，助力神東煤炭集團(tuán)綠色、低碳高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展。

(3)探索生物質(zhì)能利用。神東采煤沉陷區(qū)利用沙棘、沙柳需固定平茬的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)生物質(zhì)能。統(tǒng)籌建設(shè)“五林”協(xié)同碳匯林。繼續(xù)擴(kuò)大防護(hù)林、特種用途林、用材林、經(jīng)濟(jì)林和能源林建設(shè)，做好“五林”規(guī)劃協(xié)同、設(shè)計(jì)協(xié)同、實(shí)施協(xié)同、管理協(xié)同，高質(zhì)化建設(shè)碳匯林。

(4)基于煤基產(chǎn)業(yè)研究發(fā)展原料煤產(chǎn)品。推動(dòng)煤炭清潔轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)從燃料煤到原料煤的轉(zhuǎn)變，并向高附加值、高技術(shù)含量的材料煤轉(zhuǎn)變。2022年，神東煤炭集團(tuán)預(yù)計(jì)為國(guó)家能源集團(tuán)煤制油、煤制烯烴等項(xiàng)目企業(yè)供應(yīng)化工煤1 310萬(wàn)t，可降低煤炭礦后活動(dòng)甲烷逃逸排放產(chǎn)生的碳排放17萬(wàn)t。神東煤炭集團(tuán)還將利用煤炭主業(yè)優(yōu)勢(shì)，探索推進(jìn)就地直接轉(zhuǎn)化為氫氣等清潔能源的實(shí)踐，豐富低碳能源產(chǎn)品。

(5)探索發(fā)展帶碳匯指標(biāo)的“綠煤”。在生產(chǎn)過(guò)程中，利用生態(tài)碳匯、碳捕捉等措施獲得更多的碳匯指標(biāo)，按照“綠電”模式，推動(dòng)煤炭企業(yè)碳減排指標(biāo)完成情況與煤炭產(chǎn)品掛鉤，提供帶碳匯指標(biāo)的“綠煤”，減輕下游生產(chǎn)企業(yè)碳排放壓力，提升煤炭產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。

2.3 創(chuàng)新智能碳管理機(jī)制，做“碳金”管理者

當(dāng)前，以人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)為標(biāo)志的第4次工業(yè)革命方興未艾，世界正步入智能化時(shí)代。智能碳管理通過(guò)應(yīng)用人工智能、大數(shù)據(jù)等技術(shù)，利用遙感、無(wú)人機(jī)、地面基站等監(jiān)測(cè)手段和大數(shù)據(jù)建模，加強(qiáng)碳排放全生命周期、可視化監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)科學(xué)高效的“硬核”碳管理，提高碳管理效率和效益，為控制碳排放強(qiáng)度、加大碳減排力度算好“數(shù)據(jù)賬”。

(1)構(gòu)建碳管理大格局。完善能源消耗計(jì)量與管理措施，搭建能源計(jì)量管理平臺(tái)，對(duì)神東煤炭集團(tuán)主要用能單位、主要用能設(shè)備設(shè)計(jì)監(jiān)控節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行在線計(jì)量，并以遠(yuǎn)程采集方式實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)分析、監(jiān)控與報(bào)警，確保溫室氣體核算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)獲取。建立溫室氣體定期核算統(tǒng)計(jì)制度，以神東煤炭集團(tuán)能源統(tǒng)計(jì)和管理為基礎(chǔ)，參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，及時(shí)更新能源消耗引起的溫室氣體排放量核算技術(shù)方法，由專(zhuān)門(mén)部門(mén)負(fù)責(zé)對(duì)溫室氣體排放進(jìn)行核算、分析、記錄、獎(jiǎng)懲、優(yōu)化安排等。加強(qiáng)碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量管理，完善碳排放數(shù)據(jù)質(zhì)量保證和質(zhì)量控制程序，對(duì)參與溫室氣體核算及數(shù)據(jù)收集的工作人員進(jìn)行專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)，嚴(yán)格按照溫室氣體排放核算技術(shù)方法開(kāi)展工作，加強(qiáng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)與核算結(jié)果和歷史數(shù)據(jù)的分析對(duì)比，及時(shí)識(shí)別信息誤差和遺漏，并確立與保持一個(gè)有效的信息收集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的常規(guī)評(píng)估。

(2)布局實(shí)施核證自愿減排量(CCER)項(xiàng)目。結(jié)合礦區(qū)生態(tài)建設(shè)，以增加碳匯為原則，按照山水林田湖草沙是生命共同體系統(tǒng)工程理念，大力推進(jìn)自然碳匯。通過(guò)合理種植、養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)植，避免固碳植被和土壤出現(xiàn)碳的迅速釋放。通過(guò)優(yōu)化植物結(jié)構(gòu)，提高單位面積植物的固碳量。通過(guò)混栽不同樹(shù)齡、不同品種樹(shù)木，保持植物碳匯穩(wěn)定性，發(fā)揮自然式叢林及其土壤固碳能力最強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)。挖掘碳匯項(xiàng)目潛力，開(kāi)發(fā)CCER項(xiàng)目。

(3)積極參與碳交易。利用煤礦優(yōu)勢(shì)土地資源，規(guī)?；ㄔO(shè)光伏電站，生產(chǎn)帶有“綠證”的“綠電”，提供零碳能源。推廣和應(yīng)用高產(chǎn)、高抗、速生的油料和能源林新品種，因地制宜開(kāi)展生物能源基地建設(shè)，推動(dòng)高效低成本生物能源應(yīng)用。根據(jù)《溫室氣體自愿減排交易管理暫行辦法》，參與自愿減排的減排量需經(jīng)國(guó)家主管部門(mén)在國(guó)家自愿減排交易登記簿進(jìn)行登記備案，經(jīng)備案的減排量稱(chēng)為“核證自愿減排量(CCER)”。神東煤炭集團(tuán)將充分利用政策紅利，部署實(shí)施自愿減排項(xiàng)目，減排量經(jīng)備案后，在國(guó)家登記簿登記并在經(jīng)備案的交易機(jī)構(gòu)內(nèi)交易。

3 試點(diǎn)開(kāi)展布爾臺(tái)煤礦“零碳礦井”和神東“零碳礦區(qū)”實(shí)踐

神東煤炭集團(tuán)按照示范先行、全面引領(lǐng)的思路，計(jì)劃以布爾臺(tái)煤礦為試點(diǎn)，全力創(chuàng)建以“生產(chǎn)減碳、生活低碳、生態(tài)負(fù)碳”為特征的神東煤炭集團(tuán)“零碳”發(fā)展示范礦區(qū)。規(guī)劃實(shí)現(xiàn)零碳排放，全面中和目前的碳排放量，打造全國(guó)首個(gè)“荒漠化地帶采煤沉陷區(qū)生態(tài)+光伏示范基地+生態(tài)產(chǎn)業(yè)基地”，為煤炭行業(yè)、區(qū)域煤炭產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。

3.1 布爾臺(tái)煤礦“零碳礦井”實(shí)踐

根據(jù)第三方數(shù)據(jù)盤(pán)查結(jié)果，布爾臺(tái)煤礦及選煤廠2020年碳排放84.98萬(wàn)t，其中用電碳排放24.24萬(wàn)t、用熱碳排放3.00萬(wàn)t、用燃油碳排放0.50萬(wàn)t、礦后活動(dòng)甲烷逃逸碳排放40.00萬(wàn)t、通風(fēng)瓦斯逃逸碳排放17.24萬(wàn)t。通過(guò)電能、熱能、油能、生態(tài)碳匯等方面的項(xiàng)目建設(shè)，布爾臺(tái)煤礦預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)近零碳排放。

(1)電能方面，正在開(kāi)發(fā)國(guó)能神東布爾臺(tái)區(qū)域工業(yè)廠區(qū)分布式58.1萬(wàn)Wp光伏發(fā)電項(xiàng)目；規(guī)劃布爾臺(tái)煤礦沉陷區(qū)40萬(wàn)Wp建設(shè)光伏項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)碳中和48.5萬(wàn)t/a；2023年布爾臺(tái)煤礦計(jì)劃淘汰落后電機(jī)39臺(tái)，配套選煤廠淘汰302臺(tái)，預(yù)計(jì)減碳2 000 t/a。上倉(cāng)、主井、盤(pán)區(qū)主運(yùn)巷及巷道帶式輸送機(jī)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)電流敏感型為主、煤流視頻AI識(shí)別為輔的全系統(tǒng)智能調(diào)速，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能1 000 t 標(biāo)煤/a。

(2)熱能方面，2021年布爾臺(tái)乏風(fēng)余熱利用供井筒供暖項(xiàng)目可實(shí)現(xiàn)節(jié)約煤耗1 500 t標(biāo)煤/a。正在推進(jìn)布爾臺(tái)煤矸石制礫石(400萬(wàn)m3/a)及余熱發(fā)電項(xiàng)目，可產(chǎn)電3.0億kW·h/a(自用電1.2億kW·h/a，外供電1.8億kW·h/a)，實(shí)現(xiàn)碳減排16萬(wàn)t/a；產(chǎn)飽和蒸汽量72萬(wàn)t/a，實(shí)現(xiàn)碳減排22萬(wàn)t/a。正在挖掘礦井水余熱、壓風(fēng)機(jī)余熱、空壓機(jī)余熱等資源潛力，開(kāi)發(fā)成清潔能源利用項(xiàng)目，可實(shí)現(xiàn)節(jié)能5 000萬(wàn)kW·h/a，減少碳排放約4萬(wàn)t/a。

(3)油能方面，目前布爾臺(tái)煤礦已投入新能源車(chē)76臺(tái)，還有180臺(tái)燃油車(chē)輛未替換，今后采用電動(dòng)車(chē)和氫等新能源車(chē)，可實(shí)現(xiàn)碳減排0.5萬(wàn)t/a。

(4)生態(tài)碳匯方面，布爾臺(tái)沉陷區(qū)生態(tài)碳匯提升項(xiàng)目(碳匯林、草、土壤等)可實(shí)現(xiàn)碳中和20萬(wàn)t/a。

3.2 神東煤炭集團(tuán)先行示范“零碳礦區(qū)”實(shí)踐

神東煤炭集團(tuán)“零碳礦區(qū)”建設(shè)的總體思路是在布爾臺(tái)煤礦“零碳礦井”建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，深入探索光伏、氫能、生物質(zhì)能，進(jìn)一步拓展礦區(qū)清潔用電和用熱廣度，加強(qiáng)生態(tài)碳匯管理，力爭(zhēng)神東煤炭集團(tuán)所屬礦井實(shí)現(xiàn)“零碳礦山”建設(shè)目標(biāo)，最終建成“零碳礦區(qū)”。

3.2.1 生產(chǎn)減碳

(1)減少供熱系統(tǒng)產(chǎn)生的碳排放。神東礦區(qū)陜西區(qū)域已全部建成太陽(yáng)能洗浴，可節(jié)能5 000 t標(biāo)煤/a；下一步將內(nèi)蒙古區(qū)域單位全部改建成太陽(yáng)能洗浴，預(yù)計(jì)可節(jié)能1萬(wàn)t標(biāo)煤/a，減少碳排放2萬(wàn)t/a。正在籌建的布爾臺(tái)煤矸石制礫石(400萬(wàn)m3/a)及余熱發(fā)電項(xiàng)目，可使用其余熱減少碳排放22萬(wàn)t/a。同時(shí)還可繼續(xù)挖掘通風(fēng)機(jī)余熱、壓風(fēng)機(jī)余熱、礦井水余熱、礦井乏風(fēng)余熱潛力，實(shí)現(xiàn)碳減排22萬(wàn)t/a。

(2)減少電力消耗產(chǎn)生的碳排放。9個(gè)總計(jì)15.56 MWp分布式光伏項(xiàng)目正在開(kāi)展初設(shè)、工程實(shí)施，計(jì)劃2022年底實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電。正在規(guī)劃規(guī)?；擅撼料輩^(qū)集中式光伏項(xiàng)目，建成后預(yù)計(jì)可中和450萬(wàn)t/a碳排放量。通過(guò)機(jī)電設(shè)備能效提升及替換、變頻器改造及智能化運(yùn)行、淘汰落后機(jī)電設(shè)備等，預(yù)計(jì)可實(shí)現(xiàn)節(jié)能5 000萬(wàn)kW·h/a、減少碳排放4萬(wàn)t/a。

(3)減少燃油消耗產(chǎn)生的碳排放。全面推廣礦井用系列化電動(dòng)防爆無(wú)軌運(yùn)輸車(chē)輛，減少車(chē)輛用油。截至2021年已購(gòu)置456臺(tái)防爆電動(dòng)輔助運(yùn)輸車(chē)，主要有運(yùn)人車(chē)、指揮車(chē)、材料車(chē)。下一步將繼續(xù)新增新能源車(chē)投運(yùn)比例，試點(diǎn)使用氫能汽車(chē)，預(yù)計(jì)可節(jié)能1.28萬(wàn)t標(biāo)煤/a，可減少碳排放3.5萬(wàn)t/a。

(4)減少瓦斯逃逸碳排放。2020年神東煤炭集團(tuán)瓦斯逃逸碳排放84萬(wàn)t，瓦斯逃逸碳排放占總排放量的16%。已建成2個(gè)低濃度瓦斯發(fā)電廠，每年通過(guò)瓦斯燃燒減少直接逃逸產(chǎn)生的碳排放20萬(wàn)t，使用瓦斯電廠余電和余熱減少間接碳排放5萬(wàn)t，共計(jì)25萬(wàn)t。正在論證25萬(wàn)Nm3的通風(fēng)瓦斯催化氧化示范項(xiàng)目，建成后可減少碳排放20萬(wàn)t/a。

(5)加強(qiáng)礦后活動(dòng)碳排放管理。2021年神東煤炭集團(tuán)布爾臺(tái)煤礦、上灣煤礦、布爾臺(tái)選煤廠及上灣選煤廠開(kāi)展低濃度瓦斯礦井碳監(jiān)測(cè)評(píng)估試點(diǎn)工作。通過(guò)配置高精度瓦斯探測(cè)儀，開(kāi)展通風(fēng)瓦斯逸散監(jiān)測(cè)，配合衛(wèi)星監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確反映礦后活動(dòng)碳排放實(shí)際情況。從現(xiàn)有監(jiān)測(cè)結(jié)果看，神東煤炭集團(tuán)礦后活動(dòng)碳排放僅為煤炭企業(yè)核算指南規(guī)定的1/10。神東煤炭集團(tuán)將繼續(xù)配合國(guó)家生態(tài)環(huán)境部開(kāi)展低瓦斯礦井溫室氣體監(jiān)測(cè)評(píng)估工作，制定符合煤炭行業(yè)實(shí)際的統(tǒng)計(jì)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。目前神東煤炭集團(tuán)已完成3省(區(qū))5個(gè)能耗在線監(jiān)測(cè)平臺(tái)接入工作，并安排資金1 600萬(wàn)元完善能耗平臺(tái)計(jì)量，提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。7個(gè)礦井電力數(shù)據(jù)已接入伊金霍洛旗方舟能碳平臺(tái)。未來(lái)公司計(jì)劃對(duì)主要用能單位、主要用能環(huán)節(jié)、主要用能設(shè)備進(jìn)行在線能耗監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)碳減排精細(xì)化管理。

3.2.2 生活低碳

倡導(dǎo)員工低碳辦公、低碳交通、低碳消費(fèi)的低碳生活方式，降低生活碳排放量。在辦公場(chǎng)所全面節(jié)電，減少辦公設(shè)備空載電耗。全面節(jié)支降耗，推行無(wú)紙化辦公，養(yǎng)成良好的用水習(xí)慣，節(jié)約用水。優(yōu)化交通結(jié)構(gòu)，提供員工集中通勤服務(wù)，鼓勵(lì)新能源車(chē)使用。鼓勵(lì)員工衣食住行全面低碳化。

3.2.3 生態(tài)負(fù)碳

(1)開(kāi)展固碳減排研究?；谔荚蠢脵C(jī)理研究，進(jìn)一步優(yōu)化提高土壤固碳承載力，優(yōu)選高固碳植物，建立礦區(qū)生態(tài)固碳新技術(shù)；制定各環(huán)節(jié)關(guān)鍵量化指標(biāo)與評(píng)價(jià)體系，探索煤炭領(lǐng)域的節(jié)能減排與生態(tài)固碳企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；建立“煤炭開(kāi)發(fā)過(guò)程減排、碳源綜合利用減排、生態(tài)固碳減排”為主線的礦區(qū)碳減排模式，初步形成礦區(qū)碳減排技術(shù)與碳庫(kù)構(gòu)建模式，生態(tài)固碳能力提高20%以上，碳排放量減少15%以上。此外，神東煤炭集團(tuán)可在碳捕集、碳利用、碳封存技術(shù)(CCUS)方面加大與科研機(jī)構(gòu)的合作，提高其應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性、普及性。

(2)大力實(shí)施碳匯林。結(jié)合礦區(qū)生態(tài)建設(shè)，以增加碳匯為原則，按照山水林田湖草沙是生命共同體的系統(tǒng)工程理念，大力推進(jìn)自然碳匯，合理種植、養(yǎng)護(hù)和補(bǔ)植，混栽不同樹(shù)齡、不同品種的樹(shù)木，保持植物碳匯穩(wěn)定性。

3.2.4 發(fā)展新能源與低碳產(chǎn)業(yè)

目前在巴圖塔已建成20 km2(3萬(wàn)畝)沙柳基地，未來(lái)將建成67 km2(10萬(wàn)畝)沙柳基地和67 km2(10萬(wàn)畝)沙棘基地，可產(chǎn)生生物質(zhì)燃料6萬(wàn)t/a，節(jié)能3萬(wàn)t標(biāo)煤/a，實(shí)現(xiàn)碳減排6萬(wàn)t/a。神東煤炭集團(tuán)已在柳塔煤礦礦規(guī)劃建設(shè)2×15 t生物質(zhì)鍋爐供熱項(xiàng)目，建成后可實(shí)現(xiàn)節(jié)能1萬(wàn)t/a，碳減排2萬(wàn)t/a。持續(xù)加大與煤化工企業(yè)合作，在提供煤制油、煤制烯烴等項(xiàng)目企業(yè)1 310萬(wàn)t化工煤的基礎(chǔ)上，持續(xù)拓展煤炭深加工合作，試點(diǎn)高爐噴吹，煉焦煤應(yīng)用，降低煤炭礦后活動(dòng)碳排放17萬(wàn)t。同時(shí)，在生產(chǎn)過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)原料煤的保護(hù)性開(kāi)采，優(yōu)化選煤工藝，保障原料煤生產(chǎn)，開(kāi)展神東低階煤煤基炭材料開(kāi)發(fā)利用研究。

4 煤炭企業(yè)建設(shè)“零碳礦山”的啟示

我國(guó)能源轉(zhuǎn)型發(fā)展已呈現(xiàn)“雙控、 雙側(cè)、雙料、多元”總格局，化石能源清潔化、清潔能源規(guī)模化、能源布局集約化將是今后低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展方向[11]?！傲闾嫉V山”作為“雙碳”目標(biāo)的落地工程和生態(tài)保護(hù)的重要載體，具有重要的示范意義，也給煤炭企業(yè)碳達(dá)峰碳中和提供了參考依據(jù)和啟示。

一是通過(guò)“零碳礦山”建設(shè)，證明高碳產(chǎn)業(yè)可以低碳發(fā)展。煤炭行業(yè)既有高碳產(chǎn)出的劣勢(shì)，也具有新能源開(kāi)發(fā)的優(yōu)勢(shì)，可以充分利用產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，協(xié)同轉(zhuǎn)型發(fā)展。二是通過(guò)“生產(chǎn)減碳、生活低碳、生態(tài)負(fù)碳”的能碳路徑可以實(shí)現(xiàn)“零碳礦山”。通過(guò)能源節(jié)約，大規(guī)模使用新能源，減少化石燃料使用，增加瓦斯利用率、加大生態(tài)碳匯力度，可實(shí)現(xiàn)“零碳礦山”建設(shè)。三是加快新技術(shù)研發(fā)，管理創(chuàng)新，產(chǎn)業(yè)培育。受?chē)?guó)內(nèi)降碳技術(shù)起步晚、技術(shù)水平不成熟等因素影響，目前降碳裝備和技術(shù)推廣的成本和費(fèi)用較高，煤炭企業(yè)生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)存在一定壓力。需要全社會(huì)目標(biāo)一致，統(tǒng)籌新技術(shù)研發(fā)與應(yīng)用，創(chuàng)新能碳管理模式，規(guī)劃上中下游全鏈條產(chǎn)業(yè)，穩(wěn)定發(fā)展低碳產(chǎn)品并持續(xù)改進(jìn)。四是加快制定政策導(dǎo)向機(jī)制、財(cái)稅調(diào)節(jié)機(jī)制、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制。

2021年至今,國(guó)家出臺(tái)了近40項(xiàng)法規(guī)政策，但目前僅電力系統(tǒng)參與碳交易，且核算指南還在逐步完善中。煤炭行業(yè)配套政策導(dǎo)向機(jī)制更加不完善，需加快制定?，F(xiàn)有財(cái)稅政策未體現(xiàn)出減碳的正向激勵(lì)導(dǎo)向作用，企業(yè)碳達(dá)峰碳中和工作還處于被動(dòng)階段。應(yīng)充分利用市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)機(jī)制，在產(chǎn)品端建立碳鏈條，使用市場(chǎng)手段倒逼企業(yè)低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展。