原标题：能源转型探路绿色低碳
编者按
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。
宁夏：开启能源“绿色蝶变”新路
宁夏是西部能源富集地区，不仅煤炭资源丰富，“风光”资源也同样充沛，既是我国大型煤炭生产基地、我国最大的现代煤化工产业示范区、“西电东送”的重要送端，也是首个国家新能源综合示范区。近年来，宁夏走出了一条资源优势向经济优势转化、传统能源向清洁能源转换的高质量发展之路，实现了能源发展的两次飞跃，走在全国能源转型的前列。
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
实现从“黑”到“白”飞跃
宁夏累计查明煤炭资源储量343亿吨，居全国第八位，其中宁东能源化工基地煤炭占比超过80%。据自治区工信厅介绍，宁夏煤炭、电力行业增加值分别占全区工业的12.2%和18.7%，煤炭产能1.3亿吨，电力装机容量近5300万千瓦，人均装机和发电量均居全国第一。如今，宁夏煤炭行业具有生产技术水平高、清洁利用水平高、掘进机械化水平高、产业集约化水平高等特点，原煤入选率达90%，高于全国平均水平20个百分点。
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。
“经过十几年创新发展，宁东能源化工基地先后建成世界首条±660千伏直流输电工程银东直流，世界首台百万千瓦超超临界空冷机组灵武电厂二期，宁东至山东、宁东至浙江以及上海庙至山东的三条外送通道，外送能力达到1400万千瓦，累计外送电3700亿千瓦时，相当于输送煤炭1.72亿吨。”自治区发改委副主任王汉武说，目前宁东建成了世界首套煤制烯烃装置、世界最大煤炭间接液化装置等一大批技术先进、投资大、带动效益显著的能源项目。煤制甲醇、二甲醚、烯烃、聚甲醇、煤制油等现代煤化工产能超1250万吨，年转化煤炭超4000万吨。
“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。
领跑清洁能源创新发展
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。
“项目投产后，预计年均发电量达31.5亿千瓦时，并通过灵绍特高压直流输电工程这一我国‘西电东送’重点输电通道外送至浙江，可有效提高外送通道里的‘绿电’占比，提升清洁能源利用率。”国能宁夏电力公司党委书记、董事长季明彬说。
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。
“从化石能源到可再生能源，宁夏能源产业打上绿色清洁低碳标签，走在了新能源高比例转型的前列。”王汉武说，早在2003年，宁夏贺兰山风电场就以132台风机、11.2万千瓦的装机容量夺得了全国第一大风力发电厂的桂冠；2009年，宁夏集中开工了11个总规模15万千瓦大型光伏电站，开工规模与当期全国光伏总规模相当。2012年，国家能源局将宁夏确定为全国首个新能源综合示范区，进一步推动宁夏清洁能源产业发展驶入快车道。
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。
不仅如此，宁夏还形成了完整的太阳能光伏单晶全产业链，建成全球最大单晶硅棒及切片生态基地，单晶硅棒的产能达32吉瓦，约占全球单晶硅棒产能的1/6。
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。
瞄准氢能开辟绿色转型新路
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。
“宁东基地既有丰富的光照、土地优势，又有化工基础、应用场景优势。为减轻大规模碳排放造成的环境压力，我们正在瞄准氢能开辟全新的安全、绿色、创新发展路径，加速向氢能‘领跑者’转型，走出一条减煤加氢和减碳增效高质量发展的新路子。”陶少华说。
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。
如今，一批氢能产业项目已经在宁东基地投产或示范，产业规模正在迅速壮大，宁东基地正向着我国重要的氢能制备基地和氢能产业示范基地发展。例如宁夏宝丰能源集团2.5万标方/小时太阳能电解水制氢储能及综合应用示范项目是世界单体规模最大的电解水制氢项目，打通了经绿氢实现煤化工降耗减碳的通道；宁夏国有资产运营集团等探索天然气掺氢，利用化工副产氢开展天然气掺氢中试和8000万方天然气掺氢示范；国家电投1000标方/小时可再生能源制氢示范项目制氢站已建成并成功试车，正在开展配套光伏的设计和建设……
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。
“十四五”期间，宁夏将突出制氢、储运、燃料电池汽车等示范应用，扩大氢能使用规模以实现大规模减碳。通过夯实氢能产业发展的基础，推进氢能产业资源整合，打造低成本氢能的生产基地。与此同时，依托现有产业基础，构建生产、研发、应用、服务于一体的全产业发展体系，积极推进制氢、储氢、输氢、氢能综合利用等技术攻关和示范应用，做大可再生能源制氢产业规模。（记者 于瑶 银川报道）
陕西榆林：探索高碳城市低碳发展
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。
国家能源集团榆林化工有限公司是国家能源集团所属中国神华煤制油化工有限公司的全资子公司，企业60万吨/年甲醇制烯烃项目及180万吨/年煤制甲醇项目已投产运营，40万吨/年合成气制乙二醇项目及5万吨/年聚乙醇酸（PGA）示范项目正在建设中，实现了从煤炭到甲醇再到聚烯烃及各种化工产品“煤头化尾，由黑到白”的完整产业链条。
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。”
正是通过这一系列反应，煤炭实现了高效清洁利用，黑色“褪尽”，形成了环境友好型的终端产品。据陶龙介绍，这种可降解材料所制成的一次性牙刷不到一年便可完全降解。而由于聚乙醇酸可降解性能较强，在医用手术缝合、地下非常规油气开采等领域也具有相当的应用空间。
“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。”
“现代煤化工产业要加速向绿色低碳方向转型发展，产业链要实现高端化、差异化发展，生产出符合市场需求且环境友好的产品。”国家能源集团榆林化工有限公司党委书记、董事长张先松说。
科技创新助力降碳先行
6月25日，在榆林市神木市锦界工业园区内，年产15万吨的二氧化碳捕集示范工程（CCS）正式投运，这是目前国内规模最大的燃煤电厂燃烧后二氧化碳捕集与驱油封存全流程示范项目。
“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。
此外，2019年12月，榆林市政府还与中科院合作成立中科院洁净能源创新研究院榆林分院等科研机构，推动煤炭高效清洁利用科研。“我们目前已陆续着手开展一些煤炭高效转换利用项目，这些项目对实现‘双碳’目标具有积极推动作用。”中科院洁净能源创新研究院榆林分院副院长卢振举说。
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”。
榆林市副市长王华胜表示，榆林将以高碳城市低碳发展为主线，建设多能融合的世界一流高端能源化工基地，开展能源革命示范区创建工程、能源保供工程、现代煤化工高端化发展工程、新能源倍增工程、能源体制改革工程等六大工程，推动资源型城市可持续发展。
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。
智慧矿井实现高效采掘
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。
“那个时候每天在井下一待就是10个小时，回家躺床上闭上眼，还能感觉到矿灯在眼前晃来晃去。”费国幸回忆道。
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。
“综采队一个班的实际用工从15名减至7名，仅这7个人就可以在两小时之内生产原煤3500吨。”曹家滩煤矿综采二队党支部书记李沛宸说。目前，陕煤榆北煤业有限公司所属的小保当、曹家滩两座新建智慧矿山用工人数较初设核定少1700余人。
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%。
据了解，目前榆林已建成千万吨及以上的现代化特大型煤矿20处，产能2.71亿吨，产能占比超全市的50%。神东、陕煤等一批大型煤炭企业发挥示范带动效应，建成投用多个智能化无人（少人）工作面，全市煤炭生产的机械化、自动化程度达到90%以上。
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。（记者 雷肖霄 西安报道）
延链补链推动绿色发展
小到日用品如碗筷刀叉，大到用于非常规油气开采的高
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。
“10月份，我们计划完成30万吨的保供任务，分解到每天，意味着每天要增加一列，达到每天装6至7列火车。”晋能控股集团塔山煤矿副总经理杨海阁说。
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。
作为我国重要的能源基地，山西在为国家提供充足煤炭能源的同时，也造就了高碳的产业结构。在“双碳”目标背景下，山西主动跳出舒适区，加快构建清洁低碳、安全高效的能源生产供应体系和消费体系。
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。
与此同时，山西加快光伏、风电等清洁能源和新能源的发展，推动能源供给由单一向多元、由黑色向绿色转变。新能源在电源结构中逐步占据主体地位，煤电将从发电主体电源逐步演变为调节性和保障性电源。
“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”。
在晋能清洁能源科技股份公司智能制造组件生产车间，划焊一体串焊设备正在高速运行。其生产的高效单晶PERC太阳能组件，经过装框测试、包装下线等工艺后，发往印度班加罗尔。通过技术革新和精益生产，晋能科技已构建起跻身全球前列的电池、组件生产能力，成为首批通过国家领跑者认证的企业之一。
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。
过去，在山西省开采煤层气的企业，办理矿业权登记需要国土资源部审批，且与常规油气一样有着很严格的准入门槛。2018年起，山西深化煤层气体制改革，有序放开煤层气勘探开发市场。在落实国家减免税费政策的基础上，设立山西省煤成气增储上产专项资金。
“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。
山西省统计局数据显示，今年前三季度煤成气产量68.8亿立方米，增长25.7%。
“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。
太原理工大学新型碳材料研究院教授于盛旺和他的团队将煤炭开采过程中的安全隐患“瓦斯”变成了价值极高的“金刚石”，为山西煤层气资源找到了一个“论克拉卖的价值链”。
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。
能源供应能力提升的同时，半导体、大数据、碳基新材料等14个战略性新兴产业快速发展，山西工业新动能增势强劲。
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。（记者 梁晓飞 太原报道）
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