推動(dòng)煤層氣高效利用高質(zhì)量發(fā)展研究

靳 杰， 靳政瑩

（山西省交通開(kāi)發(fā)投資集團(tuán)有限公司， 山西 太原 030006）

0 引言

2022 年太原能源低碳發(fā)展論壇“煤層氣高效利用高質(zhì)量發(fā)展”專業(yè)分論壇在太原舉行，眾多與會(huì)的國(guó)際國(guó)內(nèi)專家學(xué)者“齊聚”龍城，就“踐行能源革命，推動(dòng)煤層氣高效利用高質(zhì)量發(fā)展”主題，圍繞煤層氣高效利用、高質(zhì)量發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)和成果進(jìn)行探討、分享智慧。開(kāi)發(fā)利用煤層氣既可以破解能源和環(huán)境問(wèn)題，更是關(guān)系全局大變革的一項(xiàng)系統(tǒng)工程。近年來(lái)，我國(guó)持續(xù)夯實(shí)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的資源基礎(chǔ)，推動(dòng)煤層氣開(kāi)發(fā)利用規(guī)模得到加速增長(zhǎng)，各類煤層氣井已經(jīng)累計(jì)施工達(dá)2 萬(wàn)多口。山西省對(duì)煤層氣高效利用、高質(zhì)量發(fā)展高度重視，在能源領(lǐng)域綠色低碳發(fā)展方面成效明顯，煤炭先進(jìn)產(chǎn)能所占比例為68%，新能源裝機(jī)所占比例超過(guò)30%，煤層氣開(kāi)發(fā)利用處于全國(guó)引領(lǐng)者位置。作為能源革命綜合改革試點(diǎn)的重要抓手和山西省低碳綠色發(fā)展的資源支撐，煤層氣開(kāi)發(fā)利用是助力“碳中和”的現(xiàn)實(shí)途徑，有望成為山西省一張打造世界名片的王牌。推動(dòng)煤層氣高效利用、高質(zhì)量發(fā)展對(duì)山西省深化拓展能源革命綜合改革試點(diǎn)內(nèi)涵、努力走出一條具有山西省特色的綠色低碳發(fā)展之路具有重要意義。

1 煤層氣概述

煤層氣主要成分是甲烷，俗稱“煤礦瓦斯”，以游離態(tài)、吸附態(tài)和固溶態(tài)存在于煤層或煤系地層。煤層氣是一種非常規(guī)天然氣，是典型的低碳清潔能源。按熱值計(jì)算，煤層氣與天然氣熱值相當(dāng)，1.13 kg 汽油或1.21 kg 標(biāo)準(zhǔn)煤與1 m3純煤層氣的熱值相當(dāng)。煤層氣可以和天然氣混輸混用，是我國(guó)大力發(fā)展的綠色能源，目前已在汽車以及民用燃?xì)獾阮I(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

2 煤層氣開(kāi)發(fā)利用的重要意義

加快煤層氣開(kāi)發(fā)利用，對(duì)于減少煤礦瓦斯事故、保障煤礦安全生產(chǎn)、增加清潔能源供應(yīng)、保障能源安全、降低環(huán)境污染、助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等都具有非常重要的意義。

2.1 有利于減少煤礦瓦斯事故

有數(shù)據(jù)顯示，煤礦重特大事故所造成的傷亡人數(shù)中，瓦斯爆炸事故傷亡人數(shù)大約占到80%。加大煤層氣開(kāi)采利用可以使煤礦安全生產(chǎn)條件得到大力改善，使煤礦瓦斯災(zāi)害得到有效遏制，是減少煤礦瓦斯爆炸事故、保障煤礦安全生產(chǎn)的有力手段。從全國(guó)來(lái)看，同2007 年進(jìn)行對(duì)比，全國(guó)2020 年煤礦瓦斯事故從272起下降到了7 起，同時(shí)瓦斯事故的死亡人數(shù)以及煤礦百萬(wàn)噸死亡率也得到明顯下降。從山西省來(lái)看，全省煤礦瓦斯事故百萬(wàn)噸死亡率下降為0.05，煤礦安全生產(chǎn)形勢(shì)得到持續(xù)好轉(zhuǎn)。這些成就的取得為煤層氣開(kāi)采利用作出了重要貢獻(xiàn)。

2.2 有利于增加清潔能源供應(yīng)

富煤貧油少氣是我國(guó)的基本國(guó)情，隨著逐年加大的天然氣消費(fèi)量，需求缺口也相應(yīng)的逐漸加大。煤層氣與天然氣熱值相當(dāng)，可以和天然氣混輸混用，隨著加速增長(zhǎng)的開(kāi)發(fā)利用規(guī)模，作為補(bǔ)充天然氣供應(yīng)的重要的區(qū)域性氣源，煤層氣成為重要的天然氣增儲(chǔ)上產(chǎn)的非常規(guī)氣源補(bǔ)充。有數(shù)據(jù)顯示，在今年的第一季度，我國(guó)煤層氣產(chǎn)量同比增加大約20.8%，為23 億m3，大約為國(guó)內(nèi)天然氣供應(yīng)量的4.1%左右。因此，加快煤層氣開(kāi)發(fā)利用將對(duì)擴(kuò)大天然氣供給、增強(qiáng)我國(guó)天然氣自主保障能力、保障國(guó)家能源安全、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)等具有非常重要的作用。

2.3 有利于降低環(huán)境污染

煤層氣開(kāi)發(fā)利用在降低煤礦瓦斯安全隱患、提供低碳清潔氣體能源的同時(shí)，在減排降碳方面也起到非常重要的作用。作為一種較強(qiáng)的溫室氣體，煤層氣逸散后的溫室效應(yīng)大于二氧化碳，為21 倍左右。煤層氣中基本上沒(méi)有粉塵、硫以及其他有害物質(zhì)，同其他化石燃料相比，煤層氣燃燒時(shí)所產(chǎn)生的二氧化碳非常低，可以使溫室效應(yīng)從根本上得到改善。因此，開(kāi)發(fā)利用煤層氣可以使高碳能源—煤炭所占的比例得到減少，同時(shí)也可以使甲烷的排放得到減少，從而降低十多倍的溫室效應(yīng)，使環(huán)境污染降低，所以社會(huì)效益、生態(tài)效益二者兼具。據(jù)了解，國(guó)內(nèi)從2016—2019 年，累計(jì)利用393.9 億m3煤層氣，相當(dāng)于節(jié)約7 000 多萬(wàn)t 標(biāo)準(zhǔn)煤，減排5.9 億t 二氧化碳，減排降碳成效顯著。

3 我省煤層氣產(chǎn)業(yè)概述

有數(shù)據(jù)顯示，世界上煤層氣地質(zhì)資源量為268 萬(wàn)億立方米，我國(guó)煤層氣地質(zhì)資源量大約為世界煤層氣地質(zhì)資源量的12%，居世界第三位，所擁有的資源條件具備形成煤層氣大產(chǎn)業(yè)，具有巨大的資源潛力和廣闊的發(fā)展前景。在我國(guó)，煤層氣探明地質(zhì)儲(chǔ)量以及煤層氣開(kāi)發(fā)量主要是在山西省，山西省擁有豐富的煤層氣資源，埋深2 000 m 以淺的煤層氣地質(zhì)資源量大約是8.31 萬(wàn)億m3左右，大約為全國(guó)總量的1/3 左右，是煤層氣資源大省。此外，山西省煤層氣年產(chǎn)量達(dá)到全國(guó)總量的96%以上，更是名副其實(shí)的煤層氣生產(chǎn)大省，因此，山西省在全國(guó)乃至世界煤層氣領(lǐng)域所起的作用都是舉足輕重的。

近年來(lái)，在煤層氣高效利用、高質(zhì)量發(fā)展方面，山西省高度重視、開(kāi)拓創(chuàng)新、多措并舉，煤層氣開(kāi)發(fā)利用水平在全國(guó)處于領(lǐng)跑地位，有媒體稱：山西省“煤層氣很爭(zhēng)氣”！

3.1 深化產(chǎn)學(xué)研融合

據(jù)業(yè)內(nèi)專家介紹，煤層氣利用分為幾個(gè)層級(jí)，作為清潔燃料是第一層級(jí)；利用煤層氣生產(chǎn)陶瓷、玻璃等高品質(zhì)產(chǎn)品是第二層級(jí)；利用煤層氣生產(chǎn)附加值更高的產(chǎn)品，比如：金剛石、石墨烯、氫能等是第三層級(jí)。山西省加強(qiáng)科技創(chuàng)新，深化產(chǎn)學(xué)研融合，不斷拓展優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域產(chǎn)品。例如：打破國(guó)際壟斷，“點(diǎn)石成金”，利用煤層氣制備高端金剛石，這是世界首創(chuàng)，在填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白的同時(shí)還將生產(chǎn)速度提高到4 倍；打破技術(shù)瓶頸，“無(wú)中生有”，從煤層氣中提取出納米洋蔥碳，并破解了無(wú)法量產(chǎn)這一世界性難題。

3.2 成立專業(yè)研究機(jī)構(gòu)

日前，我國(guó)首家面向全社會(huì)為煤層氣產(chǎn)業(yè)服務(wù)的專業(yè)研究機(jī)構(gòu)——山西省太平洋煤層氣研究院掛牌成立，該研究院匯集高端智慧，在填補(bǔ)我國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)研究機(jī)構(gòu)空白的同時(shí)，將為山西省以及全國(guó)煤層氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供涵蓋從智力、技術(shù)到高效規(guī)劃編制等全鏈條的研究服務(wù)。

3.3 加強(qiáng)核心技術(shù)攻關(guān)

晉城是我國(guó)勘探程度最高、開(kāi)發(fā)潛力最好、商業(yè)利用最成熟的煤層氣產(chǎn)業(yè)基地，充分發(fā)揮煤與煤層氣共采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、國(guó)家煤層氣質(zhì)檢中心等國(guó)家級(jí)科研平臺(tái)作用，進(jìn)一步提升研發(fā)能力，煤層氣科研創(chuàng)新能力持續(xù)提高，核心技術(shù)攻關(guān)相繼完成了百余項(xiàng)，開(kāi)發(fā)利用煤層氣水平處于全國(guó)領(lǐng)先地位。其將聚焦“國(guó)家級(jí)煤層氣示范基地”建設(shè)這一總目標(biāo)，科學(xué)布局八大產(chǎn)業(yè)鏈條，全力打造千億級(jí)煤層氣產(chǎn)業(yè)集群。

3.4 全力推動(dòng)增儲(chǔ)上產(chǎn)

作為山西省省屬企業(yè)戰(zhàn)略重組后成立的唯一燃?xì)馐袌?chǎng)主體、省屬規(guī)模最大綜合性燃?xì)馄髽I(yè)，華新燃?xì)饧瘓F(tuán)有限公司持續(xù)推進(jìn)煤層氣高效開(kāi)發(fā)技術(shù)研探，一套完善的煤礦區(qū)煤層氣地面開(kāi)發(fā)技術(shù)體系已形成。其將加大推動(dòng)增儲(chǔ)上產(chǎn)力度，全力爭(zhēng)取突破30 億m3煤層氣產(chǎn)量，山西省突破100 億m3用氣量大關(guān)，向一百五十億立方米邁進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

作為全國(guó)煤層氣資源富集程度最高、開(kāi)發(fā)潛力最大的省份之一，山西省地質(zhì)條件得天獨(dú)厚，煤層氣資源豐富，煤層氣開(kāi)發(fā)利用水平在全國(guó)處于領(lǐng)跑地位，具有廣闊的大規(guī)模開(kāi)發(fā)前景。加快煤層氣開(kāi)發(fā)利用對(duì)于減少煤礦瓦斯事故、保障煤礦安全生產(chǎn)、增加清潔能源供應(yīng)、保障能源安全、降低環(huán)境污染、助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)等意義重大。推動(dòng)煤層氣高效利用、高質(zhì)量發(fā)展必將為山西省深化拓展能源革命綜合改革試點(diǎn)內(nèi)涵、努力走出一條具有山西省特色的綠色低碳發(fā)展之路作出新的更大的貢獻(xiàn)！