李碩森，徐青云

(山西大同大學(xué) 煤炭工程學(xué)院， 山西 大同 037001)

目前，我國能源消耗的主要資源是煤炭，其在我國一次能源結(jié)構(gòu)中占到常規(guī)化石能源的90%以上[1]. 其中，山西省煤炭資源儲(chǔ)備量豐富、種類多、煤礦開采條件較好，位于山西省北部、中部和東部地區(qū)的大型煤炭基地，作為我國“西電東送”戰(zhàn)略的北部通道電煤基地，還擔(dān)負(fù)著其他省份大部分地區(qū)的煤炭保供任務(wù)。由此可見，山西省煤炭資源在全國能源戰(zhàn)略中處于至關(guān)重要的地位[2].

“十四五”時(shí)期，在山西省的一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭資源占比約40%以上[3]，顯然，煤炭工業(yè)仍是山西省最大的經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)。因此，煤炭資源具有重要的戰(zhàn)略性作用，探討煤炭資源的供應(yīng)需求分析具有舉足輕重的意義。

1 山西煤炭資源概況和供應(yīng)情況分析

1.1 煤炭資源概況

山西省是我國煤炭資源儲(chǔ)量最豐富的省份，儲(chǔ)量大，分布廣。據(jù)資料顯示，含煤面積占到全省總面積的40%. 根據(jù)國家第3次煤田預(yù)測(cè)結(jié)果可知，全省2 000 m以淺煤炭預(yù)測(cè)資源儲(chǔ)量約為6 400億t，占到全國總量的1/6. 目前，山西省合計(jì)已經(jīng)勘測(cè)出資源儲(chǔ)量2 709.01億t，占到全國總量的1/4.

根據(jù)新制定的中國煤炭分類國家標(biāo)準(zhǔn)，山西省煤炭類型具有多樣性的特征，有14個(gè)不同種類的型號(hào)。特別是無煙煤、動(dòng)力煤和煉焦煤，分布范圍廣泛、儲(chǔ)量十分豐富。煤炭資源主要分布在沁水、大同、寧武、西山、霍西、河?xùn)|等6大煤田[4]. 其開發(fā)利用情況見表1.

表1 山西省6大煤田開發(fā)利用情況表

1.2 煤炭供應(yīng)現(xiàn)狀

山西平均每年煤炭開采量高達(dá)8億～10億多噸，占據(jù)全國煤炭開采總量的30%. 2021年，山西依舊保持高效產(chǎn)能，全年煤炭資源產(chǎn)量達(dá)到11.9億t，為16個(gè)省市提供煤炭資源，電煤發(fā)送量4 356萬t，完成率高達(dá)106.15%.

1.3 煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模結(jié)構(gòu)

“十三五”時(shí)期末，經(jīng)過煤炭行業(yè)資源整合和企業(yè)兼并重組，山西煤炭企業(yè)由原有的七大煤炭企業(yè)合并重組后，形成了兩大煤炭集團(tuán)：晉能控股集團(tuán)和山西焦煤集團(tuán)，整體實(shí)力強(qiáng)勁。其中，晉能控股集團(tuán)是我國第二大煤炭企業(yè)，重組后煤炭產(chǎn)能4.47億t，2022年在世界500強(qiáng)排名第163位，在中國煤炭企業(yè)50強(qiáng)排名第3位。

近年來，山西不斷加強(qiáng)煤炭產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化力度，推動(dòng)煤炭開采高質(zhì)量變革。截止2020年底，山西省生產(chǎn)建設(shè)煤礦數(shù)量從千座降至954座，平均原煤產(chǎn)量達(dá)101.78萬t/座，積極努力化解過多剩余產(chǎn)能，大力推進(jìn)綠色智能礦山建設(shè)，煤層氣抽采及利用率顯著提高[5].

2 “十三五”時(shí)期山西煤炭消費(fèi)分析

作為我國主要的能源基地之一，山西省多年來依賴煤炭工業(yè)發(fā)展，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模和能源消費(fèi)體系與煤炭資源有著密不可分的聯(lián)系。2019年，山西省58%的原煤、79%的焦炭、30%的電力輸往省外，是“十三五”時(shí)期貢獻(xiàn)最為突出的一年，為全國提供堅(jiān)實(shí)有力的能源基礎(chǔ)保障。

但是，長(zhǎng)期高強(qiáng)度的煤炭開采利用在支撐全省經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的同時(shí)，也給環(huán)境空氣質(zhì)量改善、溫室氣體減排和人群健康水平提升帶來較大壓力?！笆濉睍r(shí)期，在“低碳環(huán)保，節(jié)能減排”的重大戰(zhàn)略部署下，山西省以“調(diào)結(jié)構(gòu)、控增量、減存量”為基本原則，推動(dòng)開展煤炭消費(fèi)總量控制工作，煤炭消費(fèi)總體趨勢(shì)如下：

2.1 煤炭消費(fèi)基本情況

1) 煤炭消費(fèi)呈現(xiàn)增長(zhǎng)趨勢(shì)。

2016—2020年，全省煤炭消費(fèi)總量逐年增長(zhǎng)，2020年達(dá)3.6億t標(biāo)煤，占全國能源消費(fèi)(49.8億t標(biāo)煤)的比重為7.2%，較2016年增長(zhǎng)6 831萬t標(biāo)煤。

“十三五”時(shí)期，山西全省單位 GDP 能耗下降速率較快，五年時(shí)間內(nèi)持續(xù)下降15.3個(gè)百分點(diǎn)，在國家政策的正確引導(dǎo)和大力支持下，山西取得了“十三五”時(shí)期能耗強(qiáng)度和總量降低任務(wù)的圓滿勝利[3]，能源資源開發(fā)利用效率大幅提高。山西省“十三五”時(shí)期煤炭消費(fèi)總量和單位 GDP 能耗趨勢(shì)情況見圖1，山西省“十三五”時(shí)期煤炭消費(fèi)情況見表2.

圖1 2016—2020年全省煤耗總量、單位GDP能耗趨勢(shì)圖

表2 “十三五”時(shí)期全省煤炭消費(fèi)情況表

2) 煤炭消費(fèi)反彈明顯。

“十三五”時(shí)期，山西省煤炭消費(fèi)量逐年增加，呈上升趨勢(shì)，且上升趨勢(shì)較為明顯。2018年消費(fèi)總量為3.348億t，超過自2013年來保持長(zhǎng)達(dá)五年的煤炭消費(fèi)峰值約400萬t；2019年煤炭消費(fèi)總量持續(xù)增加至3.5億t，全省的煤控任務(wù)仍然任重道遠(yuǎn)，煤控壓力不減反增。新能源在滿足全國能源消費(fèi)新增量中扮演著越來越重要的角色，但山西煤炭消費(fèi)總量還在逐年增加，目前已經(jīng)躍居全國前3名。

2.2 “十三五”煤炭消費(fèi)增長(zhǎng)原因分析

1) 經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇驅(qū)動(dòng)煤炭消費(fèi)需求增長(zhǎng)。

目前能夠自主驅(qū)動(dòng)山西煤炭資源消費(fèi)需求增長(zhǎng)的首要因素就是經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全省 GDP 增速和煤炭消費(fèi)增速波動(dòng)整體趨同，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與煤炭消費(fèi)仍未脫鉤。2016—2020年，全省 GDP 增速由3%逐步恢復(fù)至6%～7%，GDP增長(zhǎng)速度與煤炭消費(fèi)總量增長(zhǎng)速度見圖2. 從圖2可以得出，全省經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)明顯，根據(jù)新型能源發(fā)展?fàn)顩r，暫時(shí)未有一定的支撐能力；又因經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展對(duì)耗煤產(chǎn)業(yè)持續(xù)依賴的現(xiàn)實(shí)情況，經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展必將帶來煤炭資源的大量消費(fèi)。

圖2 山西省 GDP 增長(zhǎng)速度與煤炭消費(fèi)總量增長(zhǎng)速度圖

2) 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)以煤為主增加減煤難度。

山西省煤炭消費(fèi)高度集中于電力、焦化、冶金、煤炭等支柱產(chǎn)業(yè)，增加減煤難度。全省電力、焦化和煤炭生產(chǎn)除滿足山西省需求外，部分用于輸出。在“十三五”時(shí)期外輸量急劇增加，尤其是2019年，煤炭外調(diào)占比約58%，焦炭約79%，電力約30%；與2015年相比，外調(diào)量分別增長(zhǎng)2%、30%、38%. “十三五”時(shí)期，隨著向外輸送電力和焦炭生產(chǎn)量的大幅提高，二者年耗煤量大約占到全省耗煤量的1/3，尤其是伴隨著向外輸送需求的不斷增加，使得全省的減少煤炭消費(fèi)改革更加負(fù)重致遠(yuǎn)[6].

3) 新型能源暫無法滿足新增用能需求。

“十三五”時(shí)期，山西省的風(fēng)電裝機(jī)量共計(jì)增加1 305萬kW，累計(jì)增長(zhǎng)2倍；光伏裝機(jī)量共計(jì)增加1 195.3萬kW，累計(jì)增長(zhǎng)10.5倍；水電裝機(jī)量共計(jì)減少21萬kW，累計(jì)減少8.6%；可再生能源裝機(jī)比重從14.7%增長(zhǎng)至33.8%，可再生能源發(fā)電量比重從5.6%增長(zhǎng)至11%. 雖然風(fēng)能、太陽能等新型能源持續(xù)高速發(fā)展，在一定程度上降低煤炭消耗，但是在短期內(nèi)仍然無法滿足經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的需求。

3 山西“十四五”時(shí)期煤炭需求量預(yù)測(cè)

山西省大量使用煤炭作為能源來促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，煤耗量和碳排放均高于全國平均水平，建立以效率、和諧、持續(xù)為目標(biāo)更為環(huán)保的發(fā)展形勢(shì)，比其他省份更迫在眉睫?！笆濉睍r(shí)期，山西省在國家“去產(chǎn)能”的號(hào)召下，去除煤炭過剩產(chǎn)能1.57億t，使煤炭先進(jìn)產(chǎn)能占比提高至68%[7]. 在大力發(fā)展非煤經(jīng)濟(jì)的背景下，“十四五”時(shí)期，山西煤炭消費(fèi)出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。

3.1 碳達(dá)峰約束下的煤控目標(biāo)預(yù)測(cè)

結(jié)合山西省以煤為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展剛性需求和全國能源供應(yīng)安全保障支撐定位，在保障省內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展剛需以及國內(nèi)能源供給的前提下，結(jié)合山西煤炭產(chǎn)業(yè)、能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)，假設(shè)出3種不同的碳達(dá)峰發(fā)展模式：

1) 正常發(fā)展模式。按照“十三五”規(guī)劃中山西省能源發(fā)展目標(biāo)作為依據(jù)，參考其煤炭發(fā)展的水平和速度現(xiàn)狀，根據(jù)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行推測(cè)，2030年之前將無法實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰目標(biāo)。

2) 一般煤控發(fā)展模式。積極推廣新型能源在各個(gè)領(lǐng)域的使用，一次能源消費(fèi)增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸放緩，將在2028年左右完成碳達(dá)峰目標(biāo)。

3) 嚴(yán)格煤控發(fā)展模式。煤炭消費(fèi)快速清潔化發(fā)展，提高能源利用率，一次能源消費(fèi)增長(zhǎng)趨勢(shì)逐漸回落，將在2025年左右完成碳達(dá)峰目標(biāo)。

全省碳排放量由多方因素決定，其中區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展前景、不可再生資源結(jié)構(gòu)組成及能源消費(fèi)能力等3方面均起到至關(guān)重要的作用。從全省能源消費(fèi)總量推測(cè)分析CO2排放量，預(yù)測(cè)方法見圖3. 經(jīng)濟(jì)增速、能源占比及能耗強(qiáng)度相關(guān)數(shù)據(jù)見表3.

圖3 山西省能源消費(fèi)排放二氧化碳預(yù)測(cè)方法圖

由表3可知，正常發(fā)展模式下，山西省CO2排放量繼續(xù)保持當(dāng)前的增長(zhǎng)趨勢(shì)，逐年上升，將于2030年碳排放量達(dá)峰至6億t；一般煤控發(fā)展模式下，CO2排放量在“十四五”時(shí)期增勢(shì)放緩，變?yōu)樾》壬仙?，將?028年達(dá)到排量約為5億t的峰值；嚴(yán)格煤控發(fā)展模式下，“十四五”時(shí)期，CO2排放量繼續(xù)保持相對(duì)穩(wěn)定，約4.8億t，預(yù)計(jì)將在“十四五”時(shí)期結(jié)束完成碳達(dá)峰目標(biāo)，CO2排放量預(yù)測(cè)見圖4.

表3 不同發(fā)展模式下參數(shù)設(shè)置表

圖4 不同發(fā)展模式下CO2排放量預(yù)測(cè)圖

正常發(fā)展模式下，山西省煤炭資源消費(fèi)總量增長(zhǎng)勢(shì)頭迅猛，預(yù)計(jì)在2025年達(dá)3.9億t；一般煤控發(fā)展模式下，煤炭資源消費(fèi)總量維持穩(wěn)定后逐漸呈下降趨勢(shì)，預(yù)計(jì)在2025年達(dá)3.6億t；嚴(yán)格煤控發(fā)展模式下，煤炭資源消費(fèi)總量自“十四五”規(guī)劃初呈逐年下降，預(yù)計(jì)在2025年達(dá)3.4億t，見圖5.

圖5 不同發(fā)展模式下山西省煤炭消費(fèi)量預(yù)測(cè)圖

3.2 煤炭供需矛盾持續(xù)擴(kuò)大

“十四五”時(shí)期是山西“轉(zhuǎn)型出雛型”的關(guān)鍵期、“美麗山西”建設(shè)的攻堅(jiān)期，也將是推動(dòng)碳達(dá)峰、碳中和的窗口期。隨著全省經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，一次能源消費(fèi)對(duì)環(huán)境和氣候帶來諸多負(fù)面影響，因此，山西的資源高效利用和資源型城市轉(zhuǎn)型也將面臨新的挑戰(zhàn)。

在大力發(fā)展非煤經(jīng)濟(jì)的背景下，山西煤炭消費(fèi)將出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)。在強(qiáng)化情景下，到2025年，全省煤炭消費(fèi)總量約為3.2億t，比“十三五”時(shí)期降低4.4%. 非煤產(chǎn)業(yè)占比每增加1%，煤炭消費(fèi)下降約17%.

4 山西省“十四五”煤炭供應(yīng)能力預(yù)測(cè)

“十三五”時(shí)期山西省實(shí)現(xiàn)煤炭去產(chǎn)能目標(biāo)，從原先的14.6億t/a減少至13.5億t/a. 礦井產(chǎn)出效率及產(chǎn)量提高，從原先的135萬t/a提升至150萬t/a以上，先進(jìn)產(chǎn)能占比提升38個(gè)百分點(diǎn)，全面關(guān)閉年產(chǎn)量低于60萬t/a的煤礦。根據(jù)資料顯示，截止2020年底，在全省668座生產(chǎn)煤礦中，大型煤礦數(shù)量占到總數(shù)的近一半，其產(chǎn)能達(dá)到總產(chǎn)能的3/4.

2021年底，全省生產(chǎn)煤礦682座，其中大型328座，中、小型354座，大型煤礦比例為48%. 2023年底，全省預(yù)計(jì)生產(chǎn)煤礦670座，其中大型341座，中、小型329座，大型煤礦比例為51%. 2024—2025年底，全省預(yù)計(jì)生產(chǎn)煤礦680座，其中大型356座，中、小型324座，大型煤礦比例為52%. “十四五”時(shí)期煤礦優(yōu)化調(diào)整結(jié)構(gòu)，大型煤礦比例逐步提高，年產(chǎn)量低于30萬t的小型礦井逐漸全部關(guān)閉，煤炭生產(chǎn)及供應(yīng)量得到了明顯提升。2021—2025年煤礦數(shù)量和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)見圖6.

圖6 山西省煤礦數(shù)量和結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)圖

通過對(duì)山西省煤炭生產(chǎn)規(guī)模及產(chǎn)量進(jìn)行分析，可得生產(chǎn)煤礦結(jié)構(gòu)、比例和數(shù)量等預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)，2021—2025年生產(chǎn)煤礦預(yù)計(jì)開采能力和實(shí)際開采水平預(yù)測(cè)見圖7. 結(jié)合目前煤炭行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)和煤炭供需實(shí)際，截止2022年底，全省計(jì)劃生產(chǎn)礦井?dāng)?shù)量為685座，預(yù)設(shè)開采能力為12.9億t/a，預(yù)計(jì)實(shí)際的開采能力12.2億t/a.

圖7 預(yù)設(shè)采礦能力和預(yù)計(jì)實(shí)際采礦水平預(yù)測(cè)圖

截止2023年底，全省生產(chǎn)礦井?dāng)?shù)量將會(huì)減少至670座，雖總量小幅度減少，但大型煤礦的占比會(huì)持續(xù)上升，其礦井預(yù)設(shè)開采能力和實(shí)際開采能力也將伴隨呈現(xiàn)小幅度上升趨勢(shì)，預(yù)設(shè)開采能力增長(zhǎng)至13.2億t/a，預(yù)計(jì)實(shí)際開采能力增長(zhǎng)至11.9億t/a.

截止2024年底，預(yù)計(jì)全省生產(chǎn)礦井?dāng)?shù)量將會(huì)略微增長(zhǎng)，其礦井規(guī)模結(jié)構(gòu)出現(xiàn)變化，大型煤礦數(shù)量持續(xù)上升，中小型煤礦數(shù)量不斷減少，其預(yù)設(shè)開采能力保持平穩(wěn)不變，為13.3億t/a，其預(yù)計(jì)煤炭實(shí)際開采能力11.5億t/a.

截止“十四五”時(shí)期結(jié)束，預(yù)計(jì)全省生產(chǎn)礦井?dāng)?shù)量保持穩(wěn)定，隨著科技水平和智慧礦井建設(shè)的不斷發(fā)展，預(yù)設(shè)開采能力持續(xù)保持增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，但受到“雙碳”政策影響，減煤控煤形勢(shì)依然嚴(yán)峻，隨著新型能源供能占比將呈現(xiàn)大幅度上升，預(yù)計(jì)煤炭實(shí)際開采能力回落至10.8億t/a.

根據(jù)上述預(yù)測(cè)，山西省“十四五”結(jié)束時(shí)期煤炭需求量在3.5～3.8億t，2025年全省煤炭實(shí)際生產(chǎn)能力約為10.8億t/a，2025年全省煤炭產(chǎn)能剩余較大，可達(dá)7億t，產(chǎn)能過剩態(tài)勢(shì)依舊嚴(yán)峻。因此，要深入推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的步伐，化解煤炭過剩產(chǎn)能，繼續(xù)完成向其他省份的煤炭能源保供任務(wù)，提高資源高效利用效率和高效供給。

5 發(fā)展對(duì)策與建議

根據(jù)“十四五”規(guī)劃要求，我國力爭(zhēng)2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和[8]. 在“雙碳”目標(biāo)的影響下，煤炭資源型城市在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的過程中，伴隨著煤炭資源儲(chǔ)量急劇下降，煤炭產(chǎn)業(yè)規(guī)模逐漸衰退蕭條。在這一形勢(shì)下，經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展對(duì)煤炭企業(yè)加快綠色、高效、低碳轉(zhuǎn)型提出了新要求，而智慧礦山的建設(shè)恰好契合了我國推動(dòng)能源革命加快發(fā)展的需求。為此，對(duì)策與建議如下：

1) 要堅(jiān)持不懈地加強(qiáng)生態(tài)友好礦區(qū)建設(shè)。生態(tài)友好礦區(qū)建設(shè)是全省促進(jìn)煤炭企業(yè)綠色、高效、低碳轉(zhuǎn)型的首要任務(wù)。要大力推廣節(jié)水開采、矸石處理、充填開采、煤氣資源聯(lián)合開采等先進(jìn)的綠色開采技術(shù)。

2) 煤礦企業(yè)必須適應(yīng)現(xiàn)代化科技創(chuàng)新的發(fā)展并與之相融合。根據(jù)智能化礦井建設(shè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，通過傳感網(wǎng)絡(luò)、5G技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新型技術(shù)與傳統(tǒng)礦山進(jìn)行融合建設(shè)智慧礦井，不僅會(huì)大幅提高產(chǎn)量、保障安全，也是在新形勢(shì)下促使企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的必然選擇。