山西煤层气清洁电力产业实现跨越式发展

山西省是我国煤系气资源最为丰富的地区，也是目前勘探开发程度最高的地区。立足于把资源优势转化为产业优势，把环境优势转化为发展优势，把“厚家底”转化为“新引擎”，山西正在奋力书写煤层气开发应用“大文章”。

煤层气清洁电力产业实现跨越式发展

近年来，山西省委、省政府高度重视煤层气产业快速健康发展，2020年全省煤层气产量81.46亿立方米，较“十二五”末翻了一番。科技创新成果不断涌现，从煤层气中提取出金刚石，打破了国际垄断，填补了国内技术空白;提取出纳米洋葱碳，打破了技术瓶颈。目前，山西已成为我国煤层气产业化示范基地、现代化生产基地，在煤层气勘探开发理论、核心技术以及新业态等方面的创新水平正加速迈向国际第一方阵。

作为山西省最大的煤炭能源企业，晋能控股集团公司积极发展瓦斯发电项目，其中，下属的装备制造集团金驹煤电化公司围绕“瓦斯综合利用”持续探索，增加洁净能源供应、减少温室气体排放，为“碳达峰、碳中和”山西行动提供具体可行的实施方案。

金驹煤电化公司建设运行的全国首座一站式高低浓度瓦斯发电站胡底瓦斯发电站。

9月5日一大早，在成庄矿矸井泵站和寺河矿常店瓦斯抽放泵站的作业现场，工人正在紧锣密鼓地进行着瓦斯气体的抽采，抽采出的瓦斯气体直接被输送至“储存气柜”保存，后经过升温、加压、除尘等预处理程序通过管道送至电厂。而成庄46兆瓦瓦斯电厂正是这批瓦斯的对接单位。

“作为国内首次利用废弃电力凉水塔建成的瓦斯发电厂，成庄分布式瓦斯电厂充分利用原煤泥煤矸石电厂停运留下来的巨型冷却塔，在其内部建造发电车间，为成庄热电的建设节约了土地审批和输电设备安装的大量时间。”成庄热电分公司负责人张永太说。今年1-7月份，成庄46兆瓦瓦斯发电站共完成发电量1.7亿千瓦时，消耗煤层气3696万标方，相当于减排二氧化碳当量55万吨。

在芦家峪二期瓦斯电厂主控中心，巡检工申强正通过智慧调度大屏上展示的三维可视化模型和大数据分析，对设备进行实时监控和故障判断。这座全国出名的“智慧瓦斯电厂”，于去年12月份投产，装机容量仅为27兆瓦，预计年可消耗瓦斯2700万标方，完成发电量1亿千瓦时。

翻看集团公司瓦斯发电项目名单，其中不乏世界最大的瓦斯发电厂——沁水寺河120兆瓦瓦斯发电厂;国内首次利用废弃电力凉水塔建成的瓦斯发电厂——成庄46兆瓦分布式瓦斯电厂;全国首座“一站式”高低浓度瓦斯发电厂——胡底瓦斯电站;全国首个配套智慧电厂平台的瓦斯发电厂——芦家峪瓦斯电站……

2020年，集团公司瓦斯发电厂共完成发电量22.75亿千瓦时，连续12年保持全国瓦斯发电量第一。今年1-7月份，瓦斯发电共完成发电量12.647亿千瓦时，消耗瓦斯气3.175亿标方，相当于减排二氧化碳476.25万吨，各项数据指标均取得了骄人成绩。

目前，晋能控股集团公司拥有瓦斯发电厂(站)11座，正在筹备开工建设厂(站)3座，其直接管理单位为山西金驹煤电化有限责任公司，已建成的瓦斯电厂遍布晋城市城区、泽州县、沁水县及高平市等多地，总装机容量达325.4兆瓦。

“十四五”期间，晋能控股集团公司将充分利用内部煤矿井下瓦斯资源，规划筹建新的瓦斯发电项目，以稳健的步伐进行可再生能源替代行动，着力提升清洁能源消纳和存储能力，预计到2030年末，瓦斯发电规模可达到465兆瓦以上，“瓦斯气”年利用可达到9亿标方，为山西高质量发展再增绿色动力。

科技攻关让废弃矿井及采空区煤层气变废为宝变害为利

日前，晋能控股集团山西科学技术研究院煤与煤层气共采国家重点实验室研发的“废弃矿井采空区地面煤层气抽采技术研究及示范”项目获得山西省科技进步一等奖。据悉，此项技术成果已成功在晋城、西山、阳泉、左权等多个煤矿区推广应用，抽采利用煤层气1.28亿立方米，折合碳减排量192万吨。

煤层气作为温室气体，其温室效应是二氧化碳的21倍。煤炭作为我国的主体能源，经过长期开采，采空区和废弃矿井数量众多。据中国工程院预测，到2030年我国废弃矿井将达1.5万处，残留煤层气资源近5000亿立方米。废弃关闭矿井中的煤层气如果不加以利用，会通过采动裂隙不断从井下向地面逸散，不但污染环境，还易发生安全事故，产生巨大的环境和安全隐患。

对煤矿采空区和关闭矿井内煤层气进行科学有效抽采利用，不仅可以消除残存瓦斯积聚造成的安全隐患，还能变废为宝，为煤炭产业实现“双碳”目标创造新的“碳减排”来源。

晋能控股集团废弃矿井采空区地面抽采煤层气。

晋能控股集团山西科学技术研究院煤与煤层气共采国家重点实验室执行副主任李国富介绍，废弃矿井采空区地面抽采主要面临三大难点：第一是选区，就是如何科学地评估一个矿井的抽采潜力，以及如何优选最有利的抽采井位和层位。第二是钻井，采空区中残存大量瓦斯，存在火灾爆炸隐患，如何保障钻井施工的安全，这是必须要解决的问题。第三是抽采，就是如何保障井下和地面两方面的安全，采取什么样的安全保障措施、抽采工艺如何科学设计等。

为了攻克这些难题，晋能控股集团山西科学技术研究院煤与煤层气共采国家重点实验室通过深入开展废弃矿井采空区煤层气富集规律、资源评价及井位优化研究，在选区评价、安全钻井、科学抽采、装备研发、综合利用等方面形成了一整套较为成熟的技术体系，并制定了山西省地方标准1项。通过不断试验摸索，终于突破了成套开发技术，抽采单井日产气量最高达到8000立方米，抽采甲烷浓度平均保持在50%以上，最高达95%以上。该项目成果已被中国煤炭工业协会鉴定为“国际领先”水平。

废弃矿井及采空区煤层气抽采具有开发成本低、施工环节少、产能释放快的优点，具有可观的商业开发价值。随着技术体系的不断突破，必将对山西省建设国家非常规天然气基地、大力实施煤层气增储上产起到积极促进和补充作用，为煤炭产业“碳减排”闯出一条新路。