皖北煤电任军 刘虎 陈中诚——煤炭企业碳达峰碳中和方案行动方案研究

摘要：中国实行碳达峰、碳中和势在必行。全球使命：全球气候变暖、温度升高对全球人类生存构成威胁。大国责任担当： “3060目标”是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策，是我国对国际社会的庄严承诺。高质量发展要求：是我国贯彻新发展理念、推动高质量发展的内在要求。煤炭企业碳达峰碳中和方案研究。煤炭企业实现碳达峰碳中和首先开展企业碳盘查，摸清家底，形成企业碳盘查报告，根据碳盘查报告制定碳达峰碳中和行动实施方案及配套管理办法及考核制度计划实施。碳达峰方面：深化煤炭供给侧结构性改革，提高矿井瓦斯抽采利用率，增加瓦斯利用途径。增加非化石能源发电装机占比。持续推进采煤、洗选过程中的节能降耗。配套应急储能电源，推进全矿井实现智能化。碳中和方面。推动能源绿色低碳转型，全面优化调整产业结构，持续提升碳资产管理能力；推进碳汇开发与碳交易、加强碳捕集利用与封存（CCUS）研究。保障措施 加强组织领导、强化目标责任考核、强化资金支持、强化能力建设 。

一、“双碳”国际国内形式

（一）中国实行碳达峰、碳中和目的和意义

全球使命：全球气候变暖将导致冰川融化、海平面上升、临海城市或将消失，同时气温升高所带来的热能，会提供给空气和海洋巨大的动能，从而形成大型，甚至超大型台风、飓风、海啸等灾难，对全球人类生存构成极端危害。为避免极端危害，IPCC 2018年10月报告（政府间气候变化专门委员会）认为 ,世界必须将全球变暖幅度控制在1.5°C以内目标，只有全球都在21 世纪中叶实现温室气体净零排放,才有可能实现该目标。

大国责任担当：“3060目标”是以习近平同志为核心的党中央经过深思熟虑作出的重大战略决策。也是我国对国际社会的庄严承诺。为全球应对气候变化作出更大贡献。

高质量发展要求：实现碳达峰碳中和目标，既是我国积极应对气候变化推动人类命运共同体的责任担当，也是我国贯彻新发展理念、推动高质量发展的内在要求。

中国作为世界人口最多的国家,也是世界最大的碳排放国。应对气候变化成为我国基本实现社会主义现代化的最大挑战,但同时也成为我国基本实现绿色工业化、城镇化、农业农村现代化的最大机遇。

政策引导：为实现碳达峰、碳中和目标，党和国家作出了一系列安排和部署。先后出台了先后出台《国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》、《2030年前碳达峰行动方案》等“1+N”政策体系。明确要求落实2030年应对气候变化国家自主贡献目标。国务院提出到2025年，非化石能源消费比重达到20%左右，单位国内生产总值能源消耗和二氧化碳排放分别降低13.5%、18%目标。中国将持续推进产业结构和能源结构调整，大力发展可再生能源。

二、煤炭企业碳盘查的必要性

煤炭企业实现碳达峰碳中和首先开展企业碳盘查，摸清家底，形成企业碳盘查报告，清晰掌握企业自身的碳排放现状，排放趋势、排放构成，为煤炭企业碳峰值目标以及实现碳峰值的对策路径，为企业全方位深化推进低碳发展、循环发展、绿色发展工作提供数据支撑和政策建议。

为保障全国碳排放交易市场顺利推进，落实我国控制温室气体排放行动目标，国家发改委、生态环境部等部门相继印发了《碳排放权交易管理暂行办法》（国家发改委第17号令）、《国家发展改革委关于组织开展重点企（事）业单位温室气体排放报告工作的通知》（发改气候〔2014〕63号）、《国家发改委办公厅印发关于切实做好全国碳排放权交易市场启动重点工作的通知》（发改办气候〔2016〕57号）、《关于印发<企业温室气体排放报告核查指南（试行）>的通知》（环办气候函〔2021〕130号）、《关于加强企业温室气体排放报告管理相关工作的通知》（环办气候〔2021〕9号）、《关于做好2022年企业温室气体排放报告管理相关重点工作的通知》（环办气候〔2022〕111号）等文件，要求各地以控制温室气体排放、实现低碳发展为导向，充分发挥市场机制在温室气体排放资源配置中的决定性作用，推动全国碳排放权交易，实施碳排放权交易制度落地生根。

三、煤炭企业碳达峰碳中和行动方案举措及路径

（一）碳达峰方面：

1.深化煤炭供给侧结构性改革。优化生产开发布局，推动煤炭生产开发向资源富集的大型煤矿集中。优化产能结构，积极有序开发优质产能，有序关闭退出部分资源枯竭矿井，通过等量置换落实新增煤炭产能，实现产业升级。加快现有产业收益回收，超前谋划发展与转型协同布局，保持煤炭产业板块稳健发展。加强煤炭生产与消费间的协调，做好整体产销计划，逐步实现以需定产，避免产能过剩。

2.提高矿井瓦斯抽采利用率。实现瓦斯抽采利用规模化，力争实现深部资源先抽后采，具备条件的关闭煤矿能抽尽抽。升级瓦斯抽采系统，按照“大流量、多抽泵，大管径、多回路”的原则完善瓦斯抽采系统。

3.增加瓦斯利用途径。积极促进瓦斯利用多元化，开展煤层气液化制 LNG 项目和超低浓度瓦斯低温氧化项目。鼓励社会资本参与瓦斯发电项目建设，推进瓦斯发电的股权多元化，促进煤矿瓦斯的综合利用。

4.加大低浓度瓦斯利用规模。攻克低浓度瓦斯利用的技术瓶颈，加大低浓度瓦斯利用。开展煤矿超低浓度瓦斯氧化技术应用，实现热电冷联供，推动煤矿热能梯级利用。规划建设超低浓度瓦斯氧化及低温热能等项目，瓦斯氧化装置产生的高温烟气与瓦斯发电机组高温乏气经混气调温箱处理后可用于选煤厂的湿煤泥干燥。（不同浓度瓦斯利用方式见表1。）

表1煤矿瓦斯利用方式¹

5.增加非化石能源发电装机占比。充分利用采煤沉陷区、建筑屋顶、工广区停车场及矿内空地因地制宜实施太阳能、风电、空气能等可再生能源项目开发，通过分布式光伏、热泵等技术实现多能互补，提供高效智能的能源供应。

6.持续推进采煤、洗选过程中的节能降耗。继续推广变频节能技术在井下采煤系统（如采煤机、皮带输送机、矿井提升机、通风机等）中的应用，实现设备精细化管理。通过矿井回风热源利用、污水热源利用、变频电磁采暖以及空气加热等清洁能源技术对矿井供暖系统进行改造，降低供暖能源需求。推广全粒级干法选煤等节能技术，提高煤炭分选效率。通过覆岩分区隔离注浆充填技术，提高煤炭资源回采率，解放压煤资源。推广煤矿矿井水超磁分离井下处理，实现矿井水资源化利用。

7.配套应急储能电源。与新能源发电项目相结合，充分利用填谷消峰等手段完善源网荷储系统。通过各矿区配置2~3MWh的应急储能电源，可进一步加强煤矿供用电安全，同时减少电网购电对应的间接排放。以规模3MW/3.4MWh²的储能电站为例，在电网正常供电时，可替代传统的油浸电容器进行无功补偿；在电网出现供电故障时，可为煤矿特别重要负荷提供至少30min的连续可靠供电，并视需求执行削峰填谷、分布式新能源发电波动平抑等多种功能。10组应急储能电站每年可实现碳减排约1万tCO2e。

8.生产矿井全部实现智能化。将信息化和控制技术与智能采掘技术融合，利用先进的技术装备，将物联网、云计算、大数据、人工智能、自动控制、工业互联网、机器人装备等与采矿技术融合，以地质保障、采掘系统、辅助生产系统、矿井安全、经营管理各个业务模块的智能化建设为主要内容，解决煤矿生产中的效率、安全和效益问题，做到智能决策支持、安全生产和绿色开采。

（二）电力板块碳达峰行动方案

1.加强现役火电机组节能降碳技改。推进煤炭清洁高效利用，优化煤炭利用结构，从淘汰落后用煤、节能技术更新、清洁利用技术改造等方面发展洁净煤技术。加强锅炉烟气深度冷却、烟气低品位余热回收利用、低压驱动热泵等余热、余压利用，发展煤电热冷多联产，杜绝单一热利用。持续推进现有火电机组的节能技术与超低排放技术改造和淘汰关闭落后高能耗小型电厂。

2.优化火电现有装机结构。以大容量、高参数、低排放的先进机组逐步替代落后、高能耗的现有机组，从而提高电力板块整体发电转换效率，降低火电厂平均供电标准煤耗。随着技术进步，300MW机组在排放水平上已很难占据优势，超超临界、超临界机组将成为未来的主流。700℃超超临界发电技术、IGCC／IGFC等颠覆性的发电技术都具备清洁高效利用的特点，可在实现超低污染物排放的基础上，大幅提高当前燃煤发电的效率。

3.推进煤矿瓦斯发电项目。利用瓦斯发电，“以用促抽、以抽促安全”，是瓦斯气体资源综合利用最有效的途径之一，其有利于遏制煤矿瓦斯事故、促进煤矿安全生产、增加洁净能源供应，还可以优化产业结构，促进能源行业健康可持续发展，减少大气的污染，具有良好的社会、经济和环保效益。

4.加快电厂生产经营数字化转型。将自动化、数字化、互联化、智慧化融入生产运营环节，推动实现全要素、全过程自动感知、实时分析和自适应优化决策，提高生产经营质量和效率。围绕火电业务构建“能源物联网”“智能终端”“智慧电厂”等数字化场景。

（三）碳中和方面

1.推进节能降碳增效改造。持续提升节能管理能力。开展全工艺流程系统能耗设计、计算与评估工作，对项目用能和碳排放情况进行综合评价，对照能效标杆水平开展技术改造，从源头推进节能降碳。提高节能管理信息化水平，充分发挥能耗在线监测系统作用，做好能耗责任目标考核。推进重点用能设备节能增效。以电机、风机、泵、压缩机、变压器、换热器、工业锅炉等设备为重点，加快淘汰落后低效设备，确保国家能效标准和节能要求全面落实。推动既有设施绿色升级改造，积极推广使用高效制冷、先进通风、余热利用、智能化用能控制等技术，提高设施能效水平。强化能源信息化管控。针对矿区用能，通过新能源微电网节能技术、多能互补微网系统技术等，实现微电网系统能效管理的节能经济性。积极开展能耗数据采集、能效分析管理与诊断优化、工厂动力设备新型故障诊断，搭建工业企业综合能源管控平台/能源消耗在线监测智慧管理平台，建设企业能源可视化管理系统，实现多级用能监管，提升企业用能效率。推广磁悬浮中央空调机房节能改造、中央空调节能优化管理控制系统等，实现空调系统全自动化、高效运行。

2.推动能源绿色低碳转型。大力发展新能源。充分利用采煤沉陷区、园区闲置土地等现有资源建设风电和光伏发电项目，坚持集中式与分布式并举，探索水面光伏示范项目。通过独立建设、合作开发新能源项目以及参与绿电交易等方式，以“绿电”替代企业原本的电网购电，实现可再生能源发电装机容量和非化石能源消费比重的共同提升。统筹布局建设清洁能源基地项目。积极发展“风、光”+“农、林、渔”等适宜产业。依托自有资源，充分争取外部资源，扩充风、光、生物质项目储备，稳步推动新项目开发，增加非化石能源发电装机占比。推动地下资源立体开发利用。探索浅表地层地热能开发。支持各矿区基于分布式新能源合理配置储能系统，依托新能源发电、微电网、配套储能，打造“源网荷储”一体化和“风光火储”多能互补型能源基地。

3.全面优化调整产业结构

坚持“上大压小、增优汰劣”。煤炭生产板块以产能置换为重要手段，有序关闭退出安全缺保障、效率效益差、资源枯竭等低效无效产能，聚焦优质煤炭资源。电力板块坚持“高参数、大容量、高效率、低排放”发展要求，加快推进低热值煤发电，加强与其他发电集团合作，积极参与交叉持股开展煤电联营，实现煤电一体化深入发展。充分发挥煤电“托底”作用。将煤电从基础能源转为可再生能源的备用电源，发挥“托底”作用。稳健有序淘汰落后煤电机组，积极推动存量煤电机组实施灵活性改造，提高机组深度调峰调频能力和生存能力，提升企业效益水平。推进超超临界二次再热技术、清洁高效近零排放、数字孪生新技术应用，不断提高发电机组运行效率，从而降低发电排放强度。

大力发展绿色低碳产业。加快发展新能源、新材料、绿色环保等战略性新兴产业。通过开展智能化改造，推动互联网、大数据、人工智能、第五代移动通信（5G）等新兴技术与现有产业深度融合。促进煤炭从能源向原料转变。突出煤炭的原料属性与安全应急保障属性，将煤炭资源作为重要的工业原材料，聚焦煤化工耦合“绿电”、“绿氢”、“绿氧”路径，基于煤炭转化技术打造定位原料与应急能源领域的新型煤炭行业。未来煤炭将以原料作为主要属性，可与风能、太阳能结合制甲醇，通过车载甲醇制氢并与燃料电池系统集成，从而有效提高能源利用效率。为此，需持续发展清洁燃料和基础化工原料的现代深加工技术、煤基先进材料技术等，探索革命性颠覆性低碳技术创新。

4.持续提升碳资产管理能力。设立碳资产管理机构。围绕集团公司主营业务，打造集低碳政策市场研究、碳资产开发、管理、交易、低碳技术应用转化、低碳融资等职能为一体的碳资产管理中心，统筹企业低碳产业资源。提高碳排放数据管理水平。严格按照标准要求，扎实做好电力、煤化工企业年度碳排放数据监测、报告、核查有关工作，加强煤矿企业年度碳排放数据管理，实现主要温室气体排放源的全覆盖，夯实“碳达峰、碳中和”的数据基础。通过搭建碳资产管理平台，实时统计企业碳排放量及碳资产管理情况，分析碳配额管理等经营策略，规范配额交易审批流程，完善碳资产管理质控体系，实现管理过程的可追溯性。做好碳排放权交易履约工作。发挥碳资产管理中心的集中管理优势，通过与专业咨询机构开展合作，积极参与全国碳排放权交易市场，统筹低碳融资与减碳项目、碳减排与碳交易、配额与CCER配比，确保重点排放单位按时、低成本完成国家碳排放履约工作。开发储备自愿减排项目。利用新能源项目、煤矿瓦斯利用等项目，充分挖掘CCER项目开发潜力，拓展丰富开发类型，推进示范项目落地，做好低碳产品价值实现。在此基础上，建立自愿减排量内部调剂系统，在区域范围内优化资源配置，完成温室气体控排目标，降低整体减排成本。

5.超低浓度瓦斯氧化利用。加强煤矿瓦斯抽采利用。推进瓦斯利用工程建设，加快现有瓦斯发电机组更新升级改造，逐步替换效率偏低的机组，提高装机能力，加强瓦斯气源预测，做到“应抽尽抽、能用尽用”，切实提升矿井瓦斯抽采利用率。积极探索蓄热氧化等技术创新，促进超低浓度瓦斯利用。热逆流蓄热氧化技术：通过外部高温热源将组合式陶瓷蓄热体氧化床中心区域温度加热到甲烷发生氧化反应所需温度，再通入掺混后的低温（10℃～30℃）矿井乏风，使乏风发生氧化反应并放热。通过不断改变氧化床内的气流方向，使氧化床中心区域始终保持高温。通过内部换热器将自身反应多余的热量除去，并加以利用。该技术主要通过双向流动反应器实现，该反应器允许气体（乏风）和固体（高效存储在传热换热装置中）之间的再生热交换。热逆流蓄热氧化技术在乏风氧化技术中的应用已十分成熟，具有可靠性高的优点，但其初期投资较大，需对氧化床内的温度进行实时监测，因此整个系统监控点多，需控制设备多，控制系统复杂。乏风催化氧化技术：采用电加热启动法，加热开始后，利用催化反应室中乏风瓦斯氧化产生的高温烟气将预热器内空气预热到可反应的温度，然后进入催化氧化反应室进行催化氧化。同时，提取瓦斯催化氧化产生的部分热量，实现能源的有效利用。理论上，每减少1万Nm3甲烷可实现二氧化碳减排量约150吨。笔者认为现阶段超低浓度瓦斯氧化技术水平和关键技术还存在一定问题，且经济效益不佳，因此对其规模化发展存在一定影响。待全国碳排放交易市场制度完善、CCER机制重新启动后，项目经济性有望得到改善，届时可在符合经济性条件的废弃煤矿进行推广应用。

6.推进碳汇开发与碳交易。碳汇端的减排路径主要包括自然界碳循环和区域间碳排放交易。煤炭企业可积极推进矿区废弃地等不易耕种土地的植树造林，推进大型矿区生态修复和碳汇开发。研究应用复垦土壤重构与区域农业、景观、林果、养殖、光伏协同技术，形成以植被恢复、绿化固沙抑尘、特色无公害绿色林果产业和荒漠化治理为主的生态修复模式。也可通过经济手段购买碳排放权，积极参与国际碳汇交易市场，同时注重国内区域间和行业间的碳交易，布局和储备不同时间段的碳排放配额，构建科学、有序的碳排放权交易方案。

7.加强碳捕集利用与封存（CCUS）研究。通过CCS技术与CCUS技术实现物理封存或碳循环，需要持续探索盐/咸水层的地质封存技术、废弃矿井地下空间的碳封存技术等。其中，盐/咸水层的地质封存技术等已逐步从示范项目转向商业化。目前中国已投运或建设中的CCUS 示范项目约40个，捕集能力300 万吨/年。多以石油、煤化工、电力行业小规模的捕集驱油示范为主，缺乏大规模的多种技术组合的全流程工业化示范，且经济性有待进一步提高。根据《中国二氧化碳捕集利用与封存（CCUS）年度报告（2021）》，预计至2030 年，CO2 捕集成本为90~390 元/ 吨，2060 年可降至20~130 元/ 吨； 2030 和2060 年管道运输成本分别为0.7 和0.4 元/( 吨· km)；2030 和2060 年 CO2 封存成本分别为40~50 元/ 吨和20~25 元/ 吨。预计到2060年，全国CCUS地质利用与封存潜力约为6.0~20.5亿吨/年。CCUS技术也可以通过二氧化碳重整循环实现，例如，SOEC（固体氧化物水电解）技术可利用可再生能源将煤炭发电排放的二氧化碳制取为合成气，再作为化工等工业原料，通过碳转化方式实现煤炭发电的零碳排放。笔者认为该技术有望成为最具潜力的煤电碳排放解决方案之一，为此，需要推进二氧化碳重整反应转化的CCUS技术商业化，特别是液体燃料、烯烃和可降解塑料等化工原料或产品的CCUS技术产业化。

8.煤炭企业亟需加强对“双碳”的学习和培训。双碳业务设计面广，大到人类命运、国家战略，小到个人绿色低碳生活方式。目前很多企业没有完成碳达峰碳中和方案的制定，对双碳还只停留在口号上，没有具体到行动实施。笔者认为，究其原由有以下几个方面。一是思想上不够重视，责任落实不到位，没有认清当前的国际国内形式。二是双碳牵扯面广且是系统工程，需要企业各部门联动，实施起来比较繁琐。三是理论知识掌握不够，缺少双碳相关专业知识。四是部分煤炭企业各项指标距离先进指标差距较大，短期内很难实现。五是投入成本较大，企业负担过重。六是国家政策没有发力到位，企业存在侥幸心理。通过以上分析，煤炭企业全员亟需对“双碳”相关业务知识学习，确保“双碳”思想入脑入心，从而形成节能、降碳、绿色、生态意识，进而形成全民低碳意识和行动。经过企业分类实施、逐步推进、严格考核兑现，从而稳步推进“企业”完成双碳目标。最终实现人与自然和谐可持续发展的美丽矿区景象。

四、保障措施

加强组织领导。煤炭企业应成立碳达峰、碳中和工作领导小组，负责二氧化碳排放达峰行动总体工作，统筹部署企业“双碳”的总体编制工作，审议重要成果，协调和研究解决重大问题，推进行动方案具体实施工作，跟踪碳排放达峰行动的总体进展。各有关单位要按照职责分工，加强协调配合，切实推进碳达峰行动方案落地。

强化目标责任考核。加强对达峰目标完成情况的评估、考核，明确企业及各下属单位的责任清单、重点减排项目责任清单，健全责任体系。实行达峰行动目标责任评价考核制度，并建立年度重点工作进展报告制度、跟踪评估机制，加大监管力度，保证各项行动任务的有效执行。

强化资金支持。根据企业“双碳”方案提出的目标和主要措施任务，构建多元化财政资金投入机制。统筹有关低碳领域资金，对工业生产企业节能降耗、办公场所提高能效和能源节约、矿区生态修复与建设、低碳化管理与宣传等方面给予支持。

强化能力建设。积极响应国家低碳减排相关政策和方针，根据企业实际，加大开展低碳发展能力建设培训工作力度，对相关领域管理人员、财务人员、技术支撑队伍和具体减排项目实施队伍定期开展培训工作，提高低碳发展技术水平。宣传低碳减排意义，使低碳减排深入所有职工的思想，并在日常工作的点滴行动中得以体现，培育绿色文化、倡导绿色生活，保障“双碳”方案顺利实施。

结 语：

碳达峰、碳中和工作是党中央具有极其重大意义的战略决策,如同1978 年党的十一届三中全会决定以经济建设为中心开启改革开放时代,以人民福祉为中心开启绿色低碳无碳时代。

随着国家“双碳”政策的持续推行、持续发力及重点排放企业温室气体排放配额收紧，煤电企业未来必须走清洁化、循环化升级改造道路，否则就会被市场淘汰。从第一个履约周期看，煤炭企业的燃煤机组坚持走大容量、高参数等升级、改造发展路线是企业节能减碳的必经之路，随之而来的是倒逼企业增加改造升级成本应对未来市场变化。

双碳目标下，煤炭企业面临着巨大的挑战，同时机遇并存。煤炭企业实行产业结构调整、节能改造、推进新能源项目建设、碳汇项目建设等是必然趋势。全国各煤炭企业产业、布局结构各不相同，各煤炭企业需根据企业实际制定适应未来市场的“双碳”方案，实行一企一策管理，统筹、协调分布稳步实施，是煤炭企业可持续发展的唯一之路。笔者认为，煤炭企业要有“壮士断腕”的改革决心和魄力才能在未来激烈的市场上站稳脚跟。

参考文献：

[1]国务院《2030年前碳达峰行动方案》（国发〔2021〕23号）

[2]《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》（中发〔2021〕36号）

[3]《省级二氧化碳排放达峰行动方案编制指南》；

[4]《省级温室气体清单编制指南》（试行）；

[5]《2005年中国温室气体清单研究》；

[6]《2006年IPCC国家温室气体清单指南》；

[7]《企业温室气体排放核算方法与报告指南 发电设施》（2022年修订版）；

[8]《中国煤炭生产企业温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》；

[9]《公共建筑运营单位（企业）温室气体排放核算方法与报告指南（试行）》；

[10]《全国煤电机组改造升级实施方案》；

[11]《安徽省皖北煤电集团有限责任公司“十四五”发展规划》；

[12]《皖北煤电集团公司“十四五”瓦斯治理与利用规划》；

[13]《皖北煤电集团公司碳盘查报告2015-2021年》;

[14]《中国实现2030 年前碳达峰目标及主要途径》清华大学国情研究院院长 胡鞍钢 发表一样2021年1月25日。