碳中和推進去煤化？錯了！智慧礦山才是解題之道

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自2020年以來，碳達峰和碳中和的“雙碳概念”變成為各行業的奮鬥新目標。

對此，西安工程大學產業投資和研究中心主任王鐵山曾對媒體表示，

“碳減排是過程，碳中和是目標，碳達峰、碳中和也是我國經濟可持續發展的必然選擇。”

所謂碳達峰，即全球、國家、城市、企業等主體的碳排放在由升轉降的過程中，碳排放的最高點即碳峰值。而碳中和指的是人為排放量與透過植樹造林，碳捕捉與封存（CCS）技術等人為吸收匯達平衡，狹義上指二氧化碳排放，廣義也可指所有溫室氣體排放。

而在《國民經濟和社會發展第十四個五年規劃和2035年遠景目標綱要》中，規劃部署的碳達峰、碳中和路線圖對未來的發展具有重要的意義。那麼，礦山領域究竟要設定怎樣的碳達峰、碳中和路線圖？

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碳中和不等於去煤化

雙碳目標的推進，將從氣候、經濟、政治等多個角度推進國家和社會的發展。而礦山，作為傳統能源生產和排放的“大戶”，一直處在風口浪尖。然而，碳中和一定就是“去煤化”嗎？

實際上，在科技的驅動下，當下的礦山市場正在進行一場前所未有的大變局，智慧礦山不僅改變著礦山開採中的安全問題，更在高效生產、低碳排放等方面發揮著前所未有的作用，這幾乎可以說是礦山領域走向清潔能源、實現碳中和的必由之路。

隨著研究的加深，碳中和不等於“去煤化”已經全面闢謠，礦山市場尤其是煤炭領域也正在以一種積極的心態加速實現碳中和的目標，透過技術等科技手段深化煤炭清潔安全高效生產和利用。

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中國科學院院士丁仲禮在一次演講中也指出，非碳能源佔比不會線性提高，主要靠技術組合和技術突破，煤炭作為主力能源，還會存在較長一段時期，因此煤炭清潔利用技術的進步仍需十分重視。中國科學院自動化所複雜系統管理與控制國家重點實驗室主任王飛躍也表示，煤炭是中國能源的壓艙石，透過自動駕駛等科技創新技術不僅能夠提升礦業開採能效，也可以助力綠色礦山建設，還將在未來促進煤炭與新能源融合發展，從節能與減排兩方面賦能碳中和。

如今，排放量大、“富煤”結構、碳源集中是我國碳排放的三大特徵。相關資料顯示，我國碳排放年約佔全球1/3，位列榜首，單位GDP能耗是世界平均水平的1。77倍，而煤炭佔比重過高（57。6％）是導致排放強度過高的重要原因。

在碳源的分佈上，我國碳源主要集中在熱電（44。4％）、黑色（18。0％）、非金屬礦產（12。5％）、運輸倉儲（7。8％）和化工（2。6％）等行業，這五大行業共佔據總碳排放量的85。2％。

《新時代的中國能源發展》白皮書顯示，2019年，中國煤炭消費佔能源消費總量比重為57。7%。在王鐵山看來，以煤為主的化石能源長期在我國能源結構中佔據主導地位，短期內無法改變，這意味著煤炭行業要實現碳減排目標，將面臨著非常大的挑戰。

那麼，

作為主導國家能源結構的煤炭，究竟要以怎樣的方式實現碳中和？

因此，逐步加大風電、光伏、氫能、核能等清潔能源的投資、開發和利用成為實現碳中和的主流方式之一，根據國家發改委能源所的預計，到2050年我國的非化石能源在一次能源消費中的比重有望達到80％。此外，新能源汽車的普及也將是碳中和的重要方面。

然而，這並不是全面推進碳中和的所有方法。

業內已經認識到，碳中和的本質是一場系統性的能源革命，需要多措並舉，“去煤化”和“煤炭退出能源格局”的說法並不合理，反而是佔據能源結構主導地位的煤炭實現清潔開採和利用，才能早日實現碳中和。

因此，在化石能源領域做減法成為推進碳中和目標的關鍵之舉，一方面透過清潔能源進行能源替代，減少化石能源使用，另一方面還要不斷地提升化石能源的使用效率，並透過碳捕集和碳儲存的方式減少大氣中二氧化碳的排放。當然，這其中還暗含著另一個道理，即綠色礦山建設從能源最開始的環節驅動綠色低碳。

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科技助推碳中和

透過以上分析不難發現，單一的能源結構變化並不能真正實現碳中和，“去煤化”也是在逃避以煤炭為主導的能源結構，只有真正面對煤炭改革的現實，才能從根本上和多渠道的角度實現碳中和目標。

智慧礦山的建設便是其中的關鍵之舉。已然成為煤炭領域加速數字化轉型、加速走向綠色低碳的“必殺技”。對此，王飛躍從實踐出發，提出助力智慧礦山建設的無人礦山系統是碳減排的重要支撐。具體而言，一方面，智慧化開採從長期來看能夠極大提升礦業開採能效，減少碳排放，另一方面透過綠色開採技術，最大程度保護地表環境，為打造打造綠色智慧礦山奠定基礎。王鐵山也建議，國家和地方政府層面出臺配套機制和支援政策，同時要更好發揮企業實施主體作用，加快煤礦智慧化建設，深化煤炭清潔安全高效生產和利用，加速煤炭行業的綠色發展。

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所謂智慧礦山，即透過5G、大資料、人工智慧、物聯網等新一代技術改變傳統的礦山作業，使礦山向集約化、規模化、協同化的方向發展。

實際上，在通往碳中和的路徑上，交通領域、農業領域等都在試圖透過電動汽車、氫能等形式解決碳排放的問題，但在工業和礦山等領域，這一問題並沒有統一答案。

不過，如今在全國範圍內積極推廣的智慧礦山建設，顯然成為了一個可以嘗試的路徑。接下來的問題是，如何更迅速地在全國範圍內鋪開智慧礦山才是關鍵所在。

早在2019年9月，國內首個無人運輸系統便在大唐寶利礦區的完成了商業化落地運營。

無人運輸系統可穩定進行無人運輸、挖卡協同、智慧排程、應急接管等功能，並可穩定完成無人運輸全流程作業。透過不間斷的“強化訓練”，無人駕駛礦卡不斷深入熟悉礦區地理環境，面對突發情況與障礙等問題可進行智慧處理，無人礦卡宛若老司機一樣的嫻熟技術在作業節能高效的同時，也極大地保護了礦區的地面環境。

“希望透過技術創新實現礦山無人化，不斷朝著我們建設人與自然和諧共生的現代化願景邁進，為行業實現低碳轉型賦能。”該礦山無人化工程師表示。

大唐寶利：國內首個商業化落地運營專案

一些煤炭大省也已經開始行動。目前，陝西省已經制定了《陝西省煤礦智慧化建設指南》。根據此前公開的最新資料，陝西省已建成智慧化採掘工作面50個，15處入選國家首批智慧化示範建設煤礦，煤炭採掘智慧化建設穩步推進。

另一個煤炭大省山西，也明確了2021年將實施碳達峰、碳中和的山西行動。包括2021年將推動煤礦綠色智慧開採，以5G通訊、先進控制技術為指引，推進智慧煤礦建設，建設智慧化採掘工作面1000個，抓好煤炭綠色開採，建設40座綠色開採煤礦。

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數字化下的高效和節能

在智慧礦山的建設中，5G是基礎建設，大資料是決策基礎，人工智慧則能在5G和大資料的幫助下做出最高效的決策。藉助這一新型的決策系統，高效和節能成為最大的亮點，這將幫助礦山開採縮短與碳中和的距離。

以河南能源焦煤公司千業水泥為例，該公司啟動了河南省首個5G無人化礦山專案，全面實現綠色智慧無人化開採。據介紹，這一5G無人開採系統的目標是將採剝生產計劃，配礦作業計劃，裝、運、卸生產排程以及運輸量自動計量統計與管理整合為一體，採用華測/北斗衛星定位技術、無線通訊技術、GIS地理資訊科技、系統工程理論以及最最佳化技術等一系列高新技術，對裝、運、卸生產過程的實時資料採集、判斷、顯示、控制與管理，實時監控和最佳化排程電動車、挖掘機等裝置的執行，實時對採礦生產的資料進行監測及控制，從而形成一種資訊化、智慧化、自動化的全方位的新型現代露天礦數字化生產管理決策平臺。

這種高效決策的數字化管理，讓礦石的開採有了顯著的“綠色效果”。

據悉，在這一智慧化的開採模式中，透過電能驅動代替柴油驅動，預計每年可節省材料費1890萬元。同時，無人純電動運輸車的能量管理採用大電流雙向逆變能量回收技術，可利用下山能量回饋與上山消耗的能量相互補償，在車輛制動或滑行時，將動能轉化為電能並儲存到電池中，達到延長整車使用時間及續駛里程的目的，也讓能源的利用更加高效和清潔。

另一方面，在交通領域備受追捧的電動車專案，在礦山開採中也逐步推廣。

日前搭載寧德時代電池的全球首臺120噸級純電動交流傳動礦用自卸車在湘電集團成功下線，並擬於7月在礦山場景試運營，推動礦山行業向綠色、低碳、節能、環保方向發展。

全球首臺120噸級電動交流車

據介紹，這臺礦車搭載搭載寧德時代大容量高安全磷酸鐵鋰動力電池，滿電可連續工作8小時。相比燃油百噸車，120噸級純電動礦用自卸車實現了零排放，單臺車每年可減排二氧化碳1500噸，能耗費用降低了50%。

目前，類似的專案還在源源不斷地進入礦山，也成為智慧礦山建設中不可或缺的一環，對碳中和的目標實現，具有顯著的現實意義。

有資料顯示，根據經濟模型計算，若智慧無人礦山解決方案在全國推廣應用，每年可減少原油消耗2000萬噸，減少四項汙染物排放130萬噸，提升礦山生產效率30%，節省採礦成本46%，每年達2500億元。

不過需要注意的是，智慧礦山建設雖然是能源開採領域中頗具實踐價值的方式，但完備的碳中和路徑仍需繼續構建。

對此，陝西社科院金融研究所副研究員周賓提出，包括煤炭在內的傳統能源產業還需要透過加大對能源領域基礎理論研究、關鍵技術攻關、樣品試驗測試、成果轉化利用等科技創新全方位支援，進而實現我國能源產業鏈上下游環節的綠色化清潔化改造升級。

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