“双碳”目标下绿色矿山的发展研究
作者：欧凯,魏宇飞,张宁,杨若溪
单位：煤炭工业规划设计研究院有限公司
文章刊发：《煤炭经济研究》2023年第6期
摘要:运用文献回顾和案例分析方法,系统地梳理近20年来绿色矿山建设从倡议探索到全面推进的历程。研究过程涵盖了科学开采、资源高效利用、生态环境保护等方面的内容,并构建了一套全面的评价体系和标准。结论揭示了绿色矿山建设在全球低碳经济转型中的稳定发展和公司治理能力提升方面的重要意义,强调了其在超越ESG评价因素范围的综合影响。建议中国矿山企业将绿色发展理念整合至资源开发全过程,促进矿业新型发展模式的构建,将绿色矿山建设理念推向国际,以创新提升全球矿业竞争力,促进国际合作项目的真正“双赢”。
关键词:碳达峰;碳中和;绿色矿山建设;矿山发展研究;煤炭行业
0 引言
随着全球对气候变化和环境保护的日益关注,绿色矿山发展成为推动煤矿行业可持续发展的重要议题。我国的能源绝大多数由煤炭供给,煤矿绿色转型的迫切性和重要性尤为突出。本文旨在研究当前煤矿绿色矿山发展的背景、情况以及绿色矿山研究的内容和意义。
我国作为全球最大的煤炭生产和消费国,煤炭产业在经济发展中发挥着重要作用。然而,传统的煤炭开采和利用方式引发了严重的环境污染、资源浪费和生态破坏问题,迫切需要进行绿色矿山转型。为了应对国内外对气候变化和环境保护的压力,我国政府制定了一系列政策措施,提出了实现“双碳”目标的承诺,推动煤矿绿色矿山发展已成为行业发展的重要方向。
当前我国煤矿绿色矿山发展面临挑战和机遇。一方面,煤炭产业结构调整和能源转型要求日益迫切,需要探索更加环保、低碳的煤矿开采和利用方式;另一方面,技术创新、政策支持和市场需求的变化为绿色矿山发展提供了有利条件。在这一背景下,绿色矿山研究成为关注的焦点。
绿色矿山的发展研究涵盖多个方面内容。首先是低碳采矿技术的研发和应用,包括煤矿能源管理、燃料创新、碳捕获和排放减少技术等,旨在降低煤矿碳排放量,提高能源利用效率。其次是循环经济与资源回收的探索,通过推动煤矿产业链的闭环化和废弃物资源化利用,实现资源的最大化利用和循环利用。此外,数字化和智能化矿山的发展也是绿色矿山研究的重要方向,通过应用先进的信息技术和自动化技术,提高煤矿的生产效率和安全性。生态恢复与生物多样性保护同样也是绿色矿山研究的关键内容,通过合理规划和实施生态恢复措施,保护和改善煤矿矿山周边的生态环境。
绿色矿山发展研究具有重要意义。通过推动矿山向绿色矿山转型,可以降低煤矿行业对环境的负面影响,减少碳排放和污染物排放,改善空气质量和生态环境,实现可持续发展;也将促进煤矿行业转型升级、高质量发展,推动煤炭资源高效利用和绿色能源协同发展。同时,绿色矿山研究还将创造新的经济机遇,促进技术创新和产业升级,提高行业竞争力和可持续发展能力。绿色矿山的发展对于推动能源城市转型发展,改善煤矿所在地经济和社会发展具有重要意义。
1 国内绿色矿山研究及发展
1.1 国内绿色矿山研究现状
随着时代和社会的进步,绿色矿山的内涵不断发展丰富,很多学者提出了自己的观点,为推动绿色矿山建设奠定了宝贵的理论基础。绿色矿山是涵盖矿山开采、安全、生产、管理、环保、资源利用、科技创新、社区和谐、企业文化等全产业链深层次的“绿色”。侯华丽等指出,绿色矿山建设是一项系统工程,专业性、技术性较强,既要求宏观层面的政策把握,更需要微观层面的技术支撑,包含理念方法、工程技术、规范标准、制度管理等多个层面。
1.2 国内绿色矿山发展历程
2007年11月,在深入贯彻落实科学发展观的时代要求下,为了促进矿业发展方式转变,保障矿业健康可持续发展,原国土资源部提出“坚持科学发展观,推进绿色矿业”。“绿色矿业”这一全新概念被正式提出,绿色矿山建设工作开始了全国范围的谋篇布局。
2015—2017年,绿色矿山建设得到中央有关部门的重视,先后被写入《中共中央国务院关于加快推进生态文明建设的意见》《国民经济和社会发展第十三个五年(2016—2020年)规划纲要》《全国矿产资源规划(2016—2020年)》《中共中央国务院关于开展质量提升行动的指导意见》等重要文件中,绿色矿山建设作为矿业经济高质量发展的重要内容,逐步被纳入国家发展战略,上升为国家行动。
2018年6月,自然资源部公告发布了有色金属、冶金、煤炭、化工、黄金、陆上石油天然气、非金属矿、砂石、水泥灰岩等9个绿色矿山建设行业规范,标志着我国绿色矿山建设进入了制度化、规范化、标准化新阶段,对我国矿业绿色发展起到有力的支撑和保障作用。
绿色矿山自2007年提出至今,先后明确了建设条件、建设目标、标准规范、政策措施等,绿色矿山建设逐步实现了由试点探索向全面推进转变、由行政推动向标准引领转变。随着人民对优美生态环境需要的日益增长,生态文明建设将会以更大力度推进,矿业绿色发展将成为必然趋势,矿山企业开展绿色矿山建设将成为必然选择。但由于绿色矿山建设涉及专业领域广、管理部门多,绿色矿山建设评价标准体系、第三方评估机构管理制度、激励政策措施等有待在进一步实践探索中建立、健全与完善。
2 “双碳”目标下绿色矿山发展的关键技术
从产业链各环节来看,上游勘探与开采、中游选矿与加工均具备较大的减排空间。除开采过程中甲烷逃逸导致的碳排外,矿业企业可通过清洁电气化、燃料替代、采选技术创新、瓦斯减排与利用、循环经济等转型举措实现全面脱碳。由于矿业企业6成以上的碳排放源于电力消费和燃料,因此可率先从电力和燃料两端入手,逐步实现清洁脱碳。矿业企业各产业链条减碳技术措施如图1所示。
2.1 能源转型
2.1.1 清洁电气化
我国矿业企业约有40%的能耗来源于电力使用,其余作业仍主要依赖化石能源作为直接动力源。然而,在现场作业设备电气化方面,仍存在较大的提升空间。
随着可再生能源发电的经济性日益凸显,矿场的用电结构可以逐步向清洁能源转型,拥有自备电厂的企业应优化自身的电源结构,逐步减少化石燃料发电比例。立足矿区的资源禀赋和地理条件,研究可实施的新能源建设项目,如光伏电站、风场电站、储能电站、生物质电厂、制氢及加氢站建设等。通过系统化项目建设,逐步实现能源生产清洁替代、能源消费电能替代,新能源就地消纳,源网荷储一体化运作的综合能源利用系统。对于那些尚未建设自备电厂的采选企业来说,随着未来发电结构的整体清洁化,通过与可再生能源发电厂签订购电协议或向电网购电,可以减少用电过程中的温室气体排放。与此同时,随着可再生能源成本的下降,这些企业也可以逐步部署可再生能源电站,从而推动矿业企业全面向清洁电气化转型升级。
随着技术的进步和成本的下降,使用氢燃料、生物质燃料代替柴油、煤炭等化石能源成为采选企业的另一转型必选项。英美资源集团(AngloAmerican)与ENGIE集团共同开发全球最大的氢动力矿用卡车,并通过太阳能电解水制氢为其提供氢燃料。淡水河谷公司同样开展了多个燃料替代项目,在传统金属领域使用生物柴油、在球团厂利用生物燃料替代煤炭等,实现经济性的低碳转型。预计到2027年,氢燃料电池汽车的总拥有成本将
有望低于电动汽车或内燃机汽车。矿业企业应乘时借势,提前布局,通过氢燃料、生物燃料对传统化石能源的替代,大幅降低来自燃料使用的碳排,并最终将其降至为零。
2.1.2 能源信息与碳排管理
煤炭作为未来绿色低碳转型的重点产业板块,也是国家第二批纳入碳市场的重点行业,降碳任务和开展碳排管理迫在眉睫。通过建立能源信息与碳排放大数据平台,利用“云大物移智链”等现代信息技术,实现煤矿全生命周期(碳足迹)、全生产环节、多维度、智能化的碳排放管理可视化、自动分析展示,准确掌握生产过程的用能数据,实现节能优化、能耗管理、能源调度、煤矿分析决策,优化生产环节能耗水平,帮助企业分析决策和开展能源调度,是能源、煤炭行业强化绿色低碳能力建设的必然选择和发展趋势。
建立碳排大数据平台,不仅可以为煤矿企业提供连续的能耗及碳排数据核算、监测、评估,还可通过数据增值服务,提供基于能耗和碳排数据的碳配额控制管理、碳资产管理、碳交易支持和碳金融服务,最大限度优化碳配额,降低用碳成本,盘活碳资产,实现低碳价值。
2.2 循环经济与综合能源利用
2.2.1 循环经济模式在煤矿的应用
煤矿的循环经济模式研究分为2个维度,一个是从整个煤炭产业来看,一个是从单个矿区角度来考量。煤炭产业的生产循环经济模式以生态阈值和资源储量为基础,涵盖发展观念、发展理论、实施主体、政策信息、信息技术、市场机制的动态发展系统。
煤炭产业的循环经济模式首先要求煤炭企业在企业内部展开清洁生产,并将其推广到各个部门。为实现这一目标,煤炭企业需要将清洁生产理念融入到生产战略、生产目标、生产技术和生产制度中。无论是在老矿区改造还是在新矿区开发中,都应以循环经济为核心进行规划。这包括改进煤炭开采技术,改革矿井开拓布置和采煤工艺等方面。
其次,在煤炭资源开发中,煤炭企业应尽可能采用先进技术装备和工艺。这样可以实现对煤炭资源、水资源、土地资源和伴生矿资源的综合开发。通过先进技术和工艺,可以提高煤炭开采效率,减少资源浪费,并最大限度地利用和回收伴生矿产物。
最后,积极推进循环利用,将废弃物和副产品转化为资源,实现资源的循环利用。通过建立废弃物处理和回收利用体系,可以最大限度地减少煤炭产业对环境的影响,并为企业创造附加值和经济效益。
2.2.2 综合能源利用
利用煤炭开采等余热资源,开展余热发电、余热供暖,提高系统综合能效,减少煤炭消费。建设电、热、冷、气等多种能源协同,矿区综合能源利用系统包含了多种的能源系统,是“双碳”目标下实现清洁绿色、多能互补、智慧互联的全新体系,能将能源与用户需求进行深度融合,以电为核心,提供电、热、冷、气、水等能源一体化的解决方案。通过中央智能控制,实现横向能源多品种之间、纵向“源-网-荷-储-用”的灵活接入、高效应用。
综合能源利用系统包括:多能互补、一体化的清洁能源基地,空气源、地源、液源冷热泵,水处理,废液处理及预热回收等能源转化系统,适当的储能系统。各板块既可以是生产源头,也可以是运行负荷,实现多能互补,互联互通。
2.3 数字化和智能化矿山
2.3.1 物联网、人工智能和大数据在煤矿的应用
煤矿行业的信息化程度有待进一步提高,生产过程中的各种数据与信息无法互联互通,无法达到有效协调与联控的目的,生产过程控制、安全风险防控、生态环保等尚未实现智能化管控。国内大多数煤矿的升级和改造仍处于基础网络和通信设施升级、设备升级为主要内容的初级阶段,各系统之间数据无法互联互通,信息不共享,孤岛现象严重,进一步加大了监管难度。智慧煤矿系统构成如图2所示。
将物联网、移动互联网、云计算、大数据、人工智能、GIS等技术与煤炭安全生产的各个环节深度融合,构建企业安全生产和管理的可视化、智能化综合性管控平台,能够实现对煤炭生产过程中的数据实时精准采集、高可靠传输、资源集成融合、智能化分析与处理等,满足多维感知、实时互联、协同控制、智能预警等需求,覆盖煤矿安全生产的全流程,提升管控能力,助力煤炭企业实现精细化开采、安全化生产、智慧化管理,提高煤矿的开采效率。
2.3.2 数字化管理和智能化运营技术
通过数据化、可视化、智能化、精细化综合管理,进一步推动煤矿行业数字化、智能化进程,形成煤矿全产业链、全场景的智慧矿山管理和运营体系。高度集成矿区管理功能,并深度融合AI、大数据、云计算等技术,通过整合多项生产和应用数据,实现对煤矿生产、运营等各个环节的安全、高效、智能化管控,构建全平台体化运营模式,实现统一调度、精细管理、智能监控。
2.4 矿山生态保护与修复
2.4.1 矿山生态保护
矿山生态保护的目标是实现矿产资源的可持续利用和生态环境的健康发展。通过引入绿色技术和绿色生产方式,提高资源利用效率和能源利用效率,促进矿山企业的可持续发展。此外,积极推动资源的综合回收利用,减少废弃物的排放和土地的破坏,实现资源循环利用和生态修复。矿山生态保护旨在通过可持续的矿产资源开发和生产,实现经济效益、社会效益和环境效益的协调发展。
生产矿山应以保护生态环境为主要任务。通过技术创新和采用新技术、新工艺和新装备,不断改进生产方式和提高生产效率,以尽量避免和减少环境污染和生态植被破坏。其目的包括:一是营造一个绿色、安全、舒适和宜居的生产、生活环境;二是确保对矿区周边土地、空气和水体不造成环境污染和危害,保障当地居民安全。
在生产矿山中,也需要进行局部生态修复,例如对闭库的尾矿库进行处理、停用排石场的土地复垦和生态恢复与治理工程,处理露天采场稳定性边坡等。此外,还需要对塌陷地、滑坡等地质灾害进行治理。
2.4.2 矿山生态修复
闭坑矿山是指所有生产活动已停止的废弃矿山,对其进行生态修复是一个综合性的系统治理工程。这种修复治理需要一个完整的设计方案、施工蓝图、工程安排以及技术与经济保障。其主要任务是根据具体地区的特点,采取因地制宜、一矿一策的原则进行修复治理。其目的包括以下2个方面:一是对各种不安全隐患(如陡坡、落石、危岩、滑坡、地裂缝等)进行预先治理,然后进行植被和生态恢复,以实现与周边生态环境的协调一致。二是在有条件、有需求和可行的情况下,尽可能进行生态环境重建,开发建设一个新的环境,形成新的产业。例如,可以打造矿山公园、生态园区、康养中心、深坑酒店等,为当地创造新的经济和社会价值。
3 “双碳”目标下绿色矿山发展的路径思考
绿色矿山已经成为转变矿业发展方式、提升矿业整体形象、促进矿业健康持续发展的重要平台和抓手,是矿业行业践行习近平生态文明思想的实际行动。
3.1 对矿山企业的发展建议
1)适应新形势、新要求,提高积极性、主动性。党的十八大以来,绿色矿山建设成为矿业领域践行生态文明思想的必然选择,矿山企业管理者要充分认识到绿色发展的重要性和必要性,主动转变单纯追求经济效益的理念,适应国家绿色发展和高质量发展要求,积极主动开展绿色矿山建设。开展绿色矿山建设,不仅有利于矿山企业自身可持续发展,还可以降低各方面成本。如提高机械化、自动化率,可减少对矿工生命财产安全的威胁,减少用工成本;开展矿区生态修复治理、注重矿区社区和谐,除了能改善周边居民的生活、提升社会的整体福利外,还可以减少矿山与社区居民的冲突以及潜在的协调成本;主动开展绿色矿山建设,可以有效降低政府规制风险,避免环保处罚,降低法律成本。此外,矿山企业被纳入全国绿色矿山名录后向社会公告,也是从政策上为矿山企业做了宣传。
2)对照标准开展自评,发现自身不足。2019年绿色矿山遴选工作开展以来,9项绿色矿山建设行业标准和地方建设标准要求得到广泛宣传、及时解读与有效应用,自然资源部及部分省(区、市)细化制定了评估指标或评估办法。矿山企业可主动对照标准要求,对自身的矿区环境、资源开发方式、资源综合利用、节能减排、科技创新与数字化矿山、企业管理与企业形象等方面开展达标情况自评估,对发现的不足和问题梳理归类,结合实际经济效益情况,综合评估改进或改造成本,将薄弱环节与重点问题纳入矿山企业年度工作计划,将难点问题纳入企业中长期发展规划,逐步解决。
3)了解地区政策要求,制定建设计划。虽然现行行业与地方标准均属于推荐性标准,但部分省(区、市)细化制定的相关文件规定中,明确强力或强制推进绿色矿山建设。如《广东省自然资源厅关于做好2020年绿色矿山建设工作的通知》,要求省内各地建立不达标矿山退出机制;《湖南省绿色矿山建设三年行动方案(2020—2022年)》明确要求,到2022年底,省内生产矿山全部达到省级绿色矿山标准;《山东省人民政府办公厅关于进一步加强山石资源开发管理的意见》明确要求,新设山石资源开采矿山必须符合标准要求,已有矿山2020年底前全部建成绿色矿山。矿山企业要按照所在地区绿色矿山建设进程要求,结合自身建设基础,对照行业或地方标准要求,及时制定建设计划,明确具体工作举措和进度安排,避免被政策性关停。
3.2 对管理部门的政策建议
1)在矿产资源法律法规及规划中明确绿色发展要求。建议在《矿产资源法》及配套法规修改修订过程中,明确矿业绿色发展要求,使绿色矿山建设有法可依。各地可结合实际,探索制定地方性法律法规规范性文件,推动绿色矿山建设。在新一轮全国矿产资源规划等国家级专项规划以及省级规划编制时,增加矿业绿色发展有关目标要求。
2)四级联创,结合地方实际,细化激励支持政策。国家、省、市、县要根据各层面矿业绿色发展和绿色矿山建设目标,结合实际存在的问题和难题,出台相应的政策措施,可建立矿业绿色发展专项资金,完善细化落实激励支持政策。对已纳入全国绿色矿山名录的矿山企业,及时给予必要的激励,并优先满足其相关的矿业用地、资源配置需求。
3)完善标准体系,建立健全评价指标体系。建议拓展标准覆盖面,继续编制地热矿泉水、非常规油气、放射性矿种等矿业行业的绿色矿山建设要求或规范,加快国家标准的研制,并做好与国际标准化工作的对接,提升我国绿色矿山建设标准的国际影响力。跟踪评估9项行业绿色矿山建设标准实施情况,及时修订完善标准内容,逐步建立相配套的可量化、可操作的评价指标体系。
4)加快推动绿色矿业发展示范区建设。优选地方政府积极性高、矿山分布相对集中、绿色矿山建设基础较好的区域,开展绿色矿业发展示范区建设。充分发挥政府引导作用,对成效突出的先进经验和典型做法加强宣传,以点带面,提高区域矿山企业主体责任意识,逐步实现区域绿色矿山全覆盖。
5)强化横向协调、纵向联动工作机制。以六部委联合印发的4号文及各地方政府多部门印发的工作方案或规划为抓手,各级自然资源主管部门要加强与生态环境、发改、财政、税收等部门的协调联动,研究落实财税、金融等方面的激励政策措施。继续加强四级联动工作机制,将矿业绿色发展要求自上而下层层落实和分解,确保绿色矿山建设稳步推进。
6)积极创新管控约束手段。构建由政府、企业、社会公众、社会团体组成的社会监督体系,健全矿山企业信息公开制度,督促矿山企业诚实守信履行责任。创新监管方式,借助无人机、遥感影像等,加大对已有绿色矿山的监督管理。加强对绿色矿山建设第三方评估机构的监督,确保绿色矿山建设质量,避免增加企业负担。
4 结语
经过近20年努力,我国绿色矿山建设从倡议探索到试点示范,再到全面推进,已经成为社会广泛共识。其建设内容和评价指标包括科学开采、资源高效利用、生态环境保护、节能减排、规范管理和矿区和谐等诸多方面,以系统性、综合性为原则,体现了矿山企业可持续发展的能力。绿色矿山从最初的绿化复垦到资源综合利用和节能减排,再到生态重塑和对社会的责任履行,其建设和评价内容涵盖和超过了ESG评价因素范围,对于矿山企业在全球低碳经济转型和“气候变化”的持续挑战中保持稳定发展、提高公司治理能力和化解社会风险,具有扎实的实践基础和重要的长远意义。我国很多知名矿山企业发布的ESG报告充分吸收了绿色矿山建设评价要素,内容更加丰富,特色更加鲜明。自然资源部专门发布了石油、煤炭、冶金、有色等9个行业绿色矿山建设标准和绿色勘查技术标准;各地因地制宜,制定了40多项地方标准;一些行业社团组织和企业集团主动作为,制定了各具特色的团体标准和企业标准,构建形成了绿色矿山建设的标准体系。
在上述标准规范的基础上,自然资源管理部门还专门制定了《绿色矿山建设评价指标》,形成了系统的评价体系和评价方法,明确了合法依规、信息公示和运营状态等先决条件,设置了矿区环境、开发方式、资源高效利用、节能减排、科技创新和智能化、规范管理和社区和谐等6项一级指标和100项具体评价指标,各项指标具有明确的指向性、评价内容和政策标准依据,评估过程全留痕、可追溯,定量指标、定性指标被赋予不同的分值,最终评价结果应达到规定的相应等级,评价体系已经在全国各级绿色矿山建设评价和遴选实践中广泛运用。
各地矿山企业和管理部门把绿色矿山建设作为矿业领域生态文明建设的重要平台和抓手,将绿色发展理念贯穿于资源开发全过程,提高矿业发展质量和效益,努力构建科技含量高、资源消耗低、环境污染小的矿业发展新模式。中国矿山企业也正在走向国际,把绿色矿山建设理念和标准推向国际,不仅满足本国资源供给需求,更要成为矿业产业绿色发展的推动者,不断丰富绿色发展内涵,以创新构建中国矿山企业全球化竞争力,提升技术工程创新能力、绿色生态发展能力、生产运营管理能力、文化认知融合能力等,形成中国特色的矿业发展之路,特别是在矿业国际合作项目建设中率先实践推广。
中国矿山企业通过“走出去”,向全球矿业界提供中国方案,使传统意义上的采矿业转型升级为全球绿色智能的新型产业模式,必将会使国际矿业项目合作取得真正“双赢”,有利于促进当地经济社会发展。
