李 昕 韩 磊 孙金娥

（北京科技大学天津学院材料科学与工程学院 天津 301830）

引言

2021 年3 月大气层中的二氧化碳浓度已达到417ppm,全球地表平均温度已升高1.1℃。温度的上升，会造成地球上病虫害增加，疾病肆虐，将会超越地球生态系统自我修复能力，已经危害到了自然生态系统的平衡。面对全球环境治理前所未有的困难，全球公民需要戮力同心，共同构建人与自然生命共同体。2020年9 月22 日，习近平主席在第七十五届联合国大会上提出我们力争在2030 年实现碳达峰，2060 年实现碳中和[1]，表明了我国未来的发展是以低碳、绿色、循环的可持续发展。

山西省作为煤炭主产区，截至2020 年，山西产煤合计产量高达10.63 亿吨，占全国产量的27.6%，同比增长8.2%。而山西省又普遍存在资源利用率低、企业固守传统，一些地区和企业对碳峰值和碳中和目标关注不够等问题造成转型难度大，对山西能源产业在实现碳达峰、碳中和目标的过程中，都会产生深远影响，需要克服基础设施建设、产业结构、技术创新和人才短缺等方面的问题和挑战。

2020 年5 月29 日，中央全面深化改革委员会第八次会议审议通过《关于在山西开展能源革命综合改革试点的意见》[2]。山西应寻求突破,严格控制煤炭消费总量和强度，提高资源生产管理利用效率、积极实施煤炭生产经营方式改革、大力推动煤炭科技革命、企业内部机构改革等。煤炭产业的高质量发展是山西煤炭产业转型发展的必然要求，也是碳达峰、碳中和目标对山西提出的新的更高的要求。

1 “碳中和,碳达峰”背景下山西煤炭产业转型发展，优化产业结构的必要性

“能源优则工业稳，工业稳则经济强”。我国“煤富，油少，气乏”等客观条件决定了煤炭的重要性和地位还会逐步提升，我国以煤炭为主的能源结构在相当长一段时间内不会改变，煤炭还将继续占据一次能源消耗的主体地位。面对实现碳达峰、碳中和目标，山西煤炭产业必须走上转型发展之路。

表1 燃料热值

原煤：Q=20908kJ/kg×1000kg=2.0908×107kJ

焦炭：Q=28435kJ/kg×800kg=2.2748×107kJ

煤焦油：Q=33453kJ/kg×60kg=2.00718×105kJ

焦煤气：Q=17000kJ/m3×1550m3=2.635×107kJ

升温过程吸收热量：Q=1.003×1.29×667=863kJ

山西作为我国能源大省，自新中国成立以来，共有130 多亿吨煤外调，推动国家的经济发展外，煤炭产业也成为了山西省的第一产业，推动着山西的经济发展，这也导致了山西经济发展模式的单一性，以至于山西的经济发展过度的依赖于煤炭资源。面对这样的难题，煤炭产业的转型发展已经势在必行。

图1 表示煤炭的传统工业代谢模式，开采之后直接投入工业生产中使用，直接燃煤产生的烟尘和温室气体污染严重，只有少量的物质在化工生产中循环利用。图2 表示煤炭资源的能源化工生产综合代谢模式，相比传统的代谢模式（图1）增加了许多新的煤炭利用技术和方法，利用转化工艺将煤转化为甲烷，CO 等其他形态燃料，利用脱硫，脱氮技术将硫，氮等氧化物提取制肥，将污染物排放降到了最低。这种将煤与能源化工结合的生产模式既节约了生产成本又提高了资源利用率，符合绿色循环发展理念。

图1 煤炭工业代谢模式[3]

图2 煤炭资源综合利用代谢分析[3]

图3 表示1T 煤干馏之后得到产物煤气，粗氨水，焦炭，煤焦油，在干馏过程中只是燃料的形态发生变化，能量发生转移，干馏后再利用污染物减少，通过表2 可知煤在干馏之后，能量和物质利用率都相对较高，干馏产物燃烧放热/（原煤燃烧放热+干馏耗能）=49298718kJ/20908863kJ=2.4，热效益是原煤的2.4 倍，并且还有粗氨水等复产物，可以利用于其他行业，大大提高了其经济效益。通过对比图1、图2 传统煤炭生产与现代煤炭生产工艺，可知现代生产方式将煤炭综合利用，经济效益最大化，同时减小了对环境的污染，表明煤炭的转型发展势在必行。

图3 煤干馏产物

表2 燃料燃烧放热（单位：107kJ）

山西实现煤炭产业转型发展是响应国家碳中和，碳达峰目标的必经之路。在目前的排放结构中，我国碳排放的主要来源是煤炭。“能源优则工业稳，工业稳则经济强”，在未来的发展过程中，也对煤炭产业提出了很高的要求，需要对煤炭这类传统能源的高效清洁节约利用方面制定一些新的政策措施，加强对能源产业链的管理，不断优化产业链和运营成本，提高现代化生产水平，以确保煤炭的安全高效生产利用，加速推动煤炭行业的绿色发展，确保碳中和，碳达峰发展的顺利进行。

山西煤炭企业的转型其根本在于对经济结构的转型，改变目前对资源过度依赖的发展模式，逐步向多元化，多样性的经济结构发展。

2 山西煤炭产业转型发展的影响因素

2.1 促进山西煤炭产业转型发展的积极性因素

其一，山西省是我国21 世纪重点建设的能源基地之一，煤炭资源分布广，已探明全省9 个地级市分布有煤矿，而且品种多，煤质优，储量多。

其二，山西位于华北地区，临近河北，河南等地区交通便利，临近消费区，靠近水源。

其三，山西省作为全国第一个全省域，全方位，系统性的国家资源型经济转型综合配套改革试验区，在政策和资金方面得到了国家的大力支持。

其四，在2021 年5 月6 日通过的《山西省“十四五”新业态规划》明确指出要以高质量发展为主题，要求煤炭产业必须走转型发展之路。

一带一路战略的推进推动了山西省煤炭产业的发展，在加强中国与周边国家交流的同时，也为山西省的煤炭提供了新的销路，解决了煤炭滞销的问题，在扭转山西煤炭积压阻碍转型发展局面的同时，还收入了大量的资金为转型发展提供了经济保障，也促进了山西煤炭企业与国外先进产业之间的技术交流，在技术方面达到取长补短的目的，更好的推进技术转型。

2.2 山西煤炭转型发展的制约性因素

山西省的煤炭企业对科技的投资比重小，资源利用率低，企业固守传统，采用原有的生产方式。造成生产效率低，资源浪费等问题。产业链结构单一，企业收益低，以至于煤炭企业难以可持续发展。企业开采水平落后，增加煤炭开采过程中产生的废弃物，加重了对矿区及周边环境的污染。先开采后治理的发展理念根深蒂固，使得企业在后期需要投入大量的资金来治理环境，加大了生产成本。企业缺乏长远的眼光与计划，山西煤炭企业自身也存在一些缺陷，如部门设置不合理，人力资源分配不合理，缺乏高新技术型人才，生产设备落后等。循环利用一直以来都是可持续的发展的基本要求，特别是现代煤炭企业更应该合理规划煤炭资源的开发利用，使企业尽可能实现向着可持续的目标发展。目前，国内外煤炭市场竞争激烈，山西煤炭企业固守原有的发展模式，阻碍了煤炭企业可持续发展。可再生能源发展的整体增量中，2017 年，可再生能源消费占比约为13.1%，折算成标煤大约是5.9 亿吨标煤，按照国家能源“十三五”规划要求，到2020 年，可再生能源消费占比将达到15%，也就是说总量约为7.5亿吨标煤，意味着2018 年、2019 年、2020 年三年内，可再生能源消费的总体增量将达到1.6 亿吨标煤，大约每年增量都在0.5 亿吨标煤，年均整体增量要低于煤炭消费的年均增量。

图4 山西省煤碳产量

能源消费结构的调整导致山西煤炭产出之后不能及时利用，伴随着燃气以及一些新能源的开发利用，使煤炭资源出现滞销。“2019 年，全球煤炭消费总量157.86×1015KJ，同比上一年下降0.6%”，数据显示近几年我国电力，钢材，建材三个行业耗煤量有所下降，这表明我国的能源结构发生转变，各行业的用煤量有所减少[4]。近年煤炭的市场占有率下降，反映出煤炭在全球能源的比重下降，也意味着煤炭在能源中的地位开始下降。

煤炭产业转型难度大，例如：在采掘时，不可避免地对周边地区的环境造成一定的破坏，导致土地塌陷，污染水资源，造成生态环境恶化，影响了第三产业的发展，如旅游业的发展受到阻碍；科技类的产业，科技人才对工作生活环境的要求高，较差的环境不仅难以吸引人才，更难以吸引企业投资开发，造成当地经济发展缓慢，长此以往，形成一种恶性循环，对该地区的产业造成了破坏。煤炭属于稀缺的一次能源，我国大部分煤炭企业都属于国有企业，对于瞬息万变的市场，短期应对和反应速度较慢，企业难以及时获取市场信息，对于一些市场机遇的把握以及一些创新事情的处理缺乏灵活性，造成企业体制僵化，难以创新。

3 煤炭产业结构优化，转型发展的重要举措

对于目前煤炭行业来说，企业应主动适应当前形势，迎难而上，积极抓住新机遇，选准改革突破口，把握主动权，实现新常态下全省煤炭行业的可持续发展。

（1）大力发展煤化工行业

在省内建立完整的煤化工体系，发展煤制烯烃，煤制油，煤制乙二醇，煤制天然气等。目前石油价格高居不下，发展煤化工，调整我国的能源化工结构显得格外重要。企业开展煤化工研究，长治潞安集团将高硫煤制油，2019 年生产90 万吨，积极开展配煤研究和试烧，建立完善的配烧数据库，全面配置高硫煤和劣质煤，大幅降低原料成本。

（2）煤炭生产经营方式改革

实施再重组战略，推动省内国有大中型企业兼并重组将煤炭企业与电力产业、钢铁产业、建材产业、物流产业等企业的产权融合，全面整合省内资源，组建新的发展模式，建立新工业生态园区，将煤厂，钢厂，水泥厂，化工厂等整合到园区内，众多企业联合发展，资源共享，将成本最小化，经济效益最大化。制定优惠政策，鼓励煤炭工业生产结构、技术结构和产业结构加快转型。煤炭工业转型升级是长远发展问题，必须从现在开始抓起，建立安全高效的生产模式[4]。按照国家实施创新驱动发展战略部署，加快推广使用新技术、新工艺、新设备，升级技术结构，降低劳动成本，提高经济效益的同时加大对瓦斯煤尘爆炸，矿井水灾火灾，冒顶事故等重大隐患的有效预防和控制，严格遵循安全生产的原则，从技术上为杜绝各类事故提供保障。

（3）大力推动煤炭科技革命

以“安全，清洁，高效，创新，低碳”为发展目标，加大对科研的投资力度，建立“低碳生产研究实验室”。围绕“掘进，采煤，运输，提升”等环节的关键性技术实施科技共攻关，在部分领域取得关键性的突破。依据“十四五规划”紧抓山西经济发展的浪潮，完善“开采，运输”等相关政策的服务，营造良好的发展环境，努力将山西煤炭企业打造成国内外一流的能源基地。

（4）企业内部机构改革

将职能相近的部门进行优化重组整合，进一步压缩管理层级，明确各部门职责，让整合之后的机构设置更加科学，监督更加有力，运行更加高效，提高机关办事效率，可以很好的消除了不作为的懒政行为。

（5）加强煤炭领域的开放合作

提高与周边省份的煤炭产能联合管理，以区域合作为前提，统一规划、科学布局，实现煤炭供需平衡，避免过度开发而导致生态环境经济损失严重，稳定国内煤炭市场，加强与周边省份的生态环境综合治理，统一制定能源开发区生态环境治理政策，建设生态园区、植树造林，防止水土流失，更好地保护黄河流域的生态、生物的多样性。此外，山西应与周边区合作建立能源体系，建设战略能源资源储备和转运基地，从而降低能源运输的总成本。

（6）严格控制煤炭消费总量和强度，提高资源生产管理利用效率

严格落实党中央、国务院关于控制煤炭消费总量和强度的重大决策部署，科学设计煤炭消费指标体系并明确审核要求，加大工作检查和环保督查力度。改变采煤工艺，煤炭在开采过程中会产生煤矸石，如果将其直接排放到地面会造成土地资源的浪费，还会引发地质灾害，污染水土、大气，影响空气质量，但是煤矸石含有少量的可燃物，可以用来发电供热，将其变废为宝，使得矿物经济效益最大化，同时也对环境起到了保护作用。对于煤矸石也可以采取不出井，直接在井下回填，这样可以填充采空区减小对地表的破坏，实现绿色开采，采用综合开发利用来提高煤炭资源开发效益。

在政府和企业的努力下，山西省空气质量有了明显的好转，图5 是山西省被誉为“煤炭之都”的大同的空气质量近几年所发生的变化，2018 年到2021 年大气中的硫氧化物，氮氧化物，CO，PM2.5 等浓度已明显下降。

图5 大同空气中各种物质含量[5]

结语

碳中和是一个长期的发展目标，短期内可能存在一些阻力。近几年通过企业的改革以及政府的管控，山西省SO2，NO2，O3等污染物浓度达标城市数量不断增多，2020 年大同市环境空气质量达到二级标准。我们要加强国家目标、市场需求与学科建设间的联系，推进碳管理学科专业建设，培养碳管理领域的人才。未来在政府和企业的共同努力下，全省空气质量必将全部达标。全球气候变化影响着每一个人的生活，应对气候变化也不仅仅是政府和企业的行为，作为地球村的一份子，我们要从自身做起，为推动传统的工业化模式向生态文明绿色发展模式转变做出自己的贡献。