非煤矿山安全生产值得重视
近几个月来，煤炭工程专家、中国工程院院士葛世荣一直在全国各地调查煤炭产量和储量。 作为中国矿业大学（北京）校长，葛世荣每年在保障迎峰度电的关键时期，都非常关心煤炭供应情况。 尤其是近两三年，当“靠天吃饭”的可再生能源遭遇不可预知的极端天气、我国电力系统的稳定性受到考验时，人们想起了煤炭这种更具韧性、也是我国主要能源的能源。 ，是能源安全的压舱石。
葛世荣 中国工程院院士、中国矿业大学（北京）校长、党委副书记
今年入夏以来，持续多日的高温不断刷新纪录。 受经济复苏和高温影响，多地用电高峰提前到来。 中国电力企业联合会近日预测，若出现长期大范围极端天气，全国最高用电负荷可能较2022年增加约1亿千瓦，南部、东部、东部等地电力供需情况华中地区可能紧张，也可能出现实力差距。
除了保证煤炭供应，葛世荣长期研究的另一个问题是：如何让开采更安全？ 日前，他作为国家矿山安全监察局矿山情报专家委员会主任接受《中国新闻周刊》采访，分析了近年来矿山事故原因的变化趋势。 针对本刊近日报道的山西省代县京城铁矿隐瞒事故，他指出，京城铁矿是一个金属矿山。 如今人们常常忽视的是，除了3000多个煤矿外，还有金属矿山等非煤矿山。 近3万，且开采方式传统，更容易发生安全事故。
煤碴石的作用不容忽视
中国新闻周刊记者：由于持续高温，多地用电高峰提前到来。 四川、山东等清洁能源省份纷纷通报，今年夏季将出现不同程度的电力短缺。 四川钢铁、水泥行业近期开始“有序用电”。 请结合天气预报、当地电力结构、需求和煤炭储量等，预测未来一两个月全国哪些地区可能出现较大电力短缺？
葛世荣：西南和东南地区值得特别关注。 特别是川渝地区，该地区能源生产主要为水电，但部分地区降雨偏少，水旱干旱。 四川、重庆主要依靠水力发电，火电装机容量不足。 同时，还要向东部地区输送电力，进一步削弱了自身的电力供应。 近期，四川多地出现高温天气，电力负荷达峰。 可能存在一定的电量缺口，也可能出现短期或局部缺电的情况。
东南地区，福建、江苏、浙江等主要经济省份的工业生产对电力需求旺盛，主要依靠火电保障，风力、太阳能发电作为补偿，但运输距离较远。因为煤炭供应时间长。 因此，东南地区这些省份夏季供电能力取决于电厂储煤能力和煤炭供运能力。 前不久，我到榆林、神东矿区调研。 他们都在满负荷生产，以确保东南部的煤炭供应。 因此，福建、浙江等地的煤炭储备有保障，但如果今年高温持续时间较长，用电高峰持续多天，则需要更强的煤炭供应保障能力。
中国新闻周刊：2021年8月，全国发生大范围拉闸限电，影响云南、浙江、江苏、广东、辽宁、重庆等20多个省市。 今年有可能发生类似的事情吗？
葛世荣：我觉得概率很小。 事实上，在2021年大规模拉闸限电之前，就已经出现过一些危险信号。 当时，由于之前的煤炭退出政策的影响，煤矿数量大大减少，许多电厂的煤炭储备也不足。 另一方面，煤电机组年运行小时数严重不足。 很多单位达不到3000小时，一般需要达到4500小时才能盈利。 当时，煤电企业损失严重。 对于这种情况，业界十分担忧。 一旦遇到枯水期或极端天气，风电、光伏电、水电等“依赖”的可再生电力不稳定，火电供应跟不上，很容易出现突发停电的情况。 电力短缺，后来发生的停电也证实了这一点。
经过这次教训，国家层面认识到，我国目前的煤炭供应能力和火电供应能力仍然非常重要。 因此，近两年相关政策及时调整，强调煤炭作为主要能源的作用。 2022年，我国煤炭产能将新增3亿吨以上，不少此前关闭的煤矿将在确保安全的前提下重启生产。 这些措施大大提高了煤炭供应能力。 纵观今年，我国煤炭供应调控能力很强。 目前，国家统一电厂储存煤炭近2亿吨，可供电厂使用一个月左右。 煤电迎峰度夏的“压舱石”十分稳定。
中国新闻周刊：此次政策调整能给我们带来哪些启示？
葛世荣：我国“双碳”目标提出后，积极推动能源结构转型，新能源装机容量已超过火电装机容量。 然而，极端天气下，我国能源转型期带来的电力系统不稳定问题凸显出来。 这个问题的实质是转型时期的电力生产结构尚未达到稳定状态。 也就是说，煤电相对稳定的作用被削减太多，而受季节性影响较大的风、水可再生能源虽然发展迅速，但储能能力却没有跟上，导致电力调峰能力存在差距。 整个电力系统弹性不足。 例如，在能源大省山东，新能源和可再生能源发电装机容量约占40%，但却是电力缺口最大的省份。 今年夏季晚高峰供电缺口达1000万千瓦。 值得庆幸的是，山东省对煤炭供应保障早有预判，山能集团所属煤矿发挥了供应保障的稳定器作用。
这说明关键时刻可以使用的能源仍然是煤电。 面对我国的能源禀赋和国情，去煤、削减煤电并不算太急。 在统筹能源安全和双碳目标时，首先要保证我国能源安全可靠，然后有序稳定调整优化能源结构。 能源结构转型时期，整个电力体系需要多元化发展，煤电、可再生能源、核电、新能源、智能电网等要充分发挥各自优势，提高电力韧性电力系统。 特别是考虑到经济发达地区电力需求必然持续增长，我国煤炭生产供应呈现“西多东少、北运南运”的格局。 构建煤炭灵活供应能力十分重要。
从2023年来看，我国煤炭供应调节能力很强，煤电迎峰度夏的“压舱石”非常稳定。 图/中国新报
中国应遵循自己的能源结构
设计碳峰路径
中国新闻周刊：多元化电力体系中煤电的比例最低是多少？ 如果不想操之过急，如何逐步减少煤炭在整个能源结构中的产能？
葛世荣：截至2022年底，我国煤炭发电占比仍高达58.4%。 它应该被视为一种战略能源。 如果战略能源不稳定，整个能源系统的安全就会受到影响。 因此，我认为比较合适的速度是在未来30到40年将煤电比重从50%以上降低到20%左右。 切换不能太快，这20%的煤电不再直接由固体煤发电。 燃烧发电，而是变革性的低碳煤基能源发电。
上海交通大学教授、中国工程院院士黄震在论文中提出了一个有价值的参考数据：在许多已经达到碳峰值的发达国家，新能源发电的比例尚未超过50%，而日本煤电还在40%左右。 我国的目标是，到2060年，我国非化石能源消费比重达到80%，其中风电、光伏、水电合计占比60%。 在此结构下，仅预留10%左右用于燃煤发电，这也是目前碳排放较高的燃煤发电的比例。 那么这样的电力系统是否足够有弹性呢？ 我认为，如果将非化石能源消费比重调整到60%~65%，并相应提高低碳煤电比重，这不仅会增强电力系统的韧性，还会降低电力系统的脆弱性。新能源规模化储能能力面临压力。
中国新闻周刊：这次调整后，煤炭发电比重会增加，碳减排目标的实现会不会更加困难？
葛世荣：这仍然是基于传统煤炭利用的观点。 未来，通过煤炭清洁利用的技术创新，可以在保证煤电供应能力的同时减少二氧化碳排放。 去年3月，我们团队开展了我国“煤基”能源结构研究，探讨二氧化碳达峰目标下煤炭能源作为“压舱石”的作用如何体现。 我们的研究发现，有“三个20%”的国家已经实现了碳达峰：在实现碳达峰之前，煤炭在这些国家能源消费结构中的占比长期超过20%； 实现达峰，天然气发电量平均增加20%，就是减少相应的燃煤发电比例； 部分碳达峰国家煤电占比仍保持在20%以上。
由此，我们想到一个重要的问题：到2060年，我国将实现碳中和。 10%煤炭发电量太低了吗？ 中国的能源禀赋是煤炭丰富、石油匮乏、天然气匮乏。 煤炭储量占化石能源储量的94%。 石油、天然气对外依存度较高。 无论是管道运输还是海上运输，都是可能受制于人的“卡脖子”能源。 依赖，而可再生能源则是“靠天吃饭”的“吱吱作响”的能源供应。 美国可以生产大量的页岩气，实现天然气独立后煤炭的减少是可控的。 中国不适合完全照搬西方“减煤增气”的碳达峰路径。 中国的碳中和必须遵循我们自己的能源结构特征设计路径。 因此，煤炭在我国能源发展中的主要作用体现在：短期供应保障和长期碳减排。
中国新闻周刊：中国的碳中和之路应该是什么样子？
葛世荣：保障我国能源安全和保障能力，立足国情的一个重要方面在于煤炭清洁利用。 最近，我们提出了一个新概念：煤基能源。 传统的煤炭能源是煤炭“燃烧”。 煤基能源是通过各种清洁方式将煤炭资源转化为低碳液态和气态能源产品，包括煤制油、煤制气、煤制氢、富油煤开发等。 我认为，煤炭能源可以支撑中国式碳中和的实现，走上一条由煤炭能源向煤基能源转型的道路。 我们预计，到2060年，煤炭能源至少可提供我国能源供应的20%，其二氧化碳排放量将比传统煤炭利用减少一半。
煤炭清洁高效利用的关键是颠覆性技术变革的支撑。 例如，低温热解技术可以将富含石油的煤炭转化为高端石油产品和化学品。 另一项更具革命性的技术是地下煤炭的原位气化。 简单来说，煤不是开采和燃烧的，而是直接在地下进行煤气化，生产含有氧、氢、一氧化碳等成分的合成气。
地下气化如何有助于实现双重碳目标？ 我的答案是“一半”，即煤炭地下气化转化为天然气，其二氧化碳排放量仅为原来煤炭燃烧利用率的一半，与天然气具有同样的“清洁能源”排放水平。 苏联、美国、澳大利亚、英国、中国等国家都对煤炭地下气化技术进行了大规模的研究。 截至目前，仅苏联建造的安格利亚地下煤炭气化站已运行60多年，年产天然气25亿立方米。 原因在于，一方面，许多国家已经通过各种渠道拥有丰富的天然气供应；另一方面，许多国家已经通过各种渠道拥有丰富的天然气供应。 另一方面，主要的阻力来自于人们对环境污染的担忧，这也是为什么我国的研究多年来一直停留在实验水平的原因。
事实上，国内外研究表明，煤炭地下燃烧过程中产生的重金属元素进入地下水后一两年就会降解，对环境的影响总体可控。 而且，现在我们提出在2000米以下的煤层进行地下气化，一方面远离地下饮用水层，另一方面开发更多机械开采无法触及的丰富煤炭资源。 近五年来，中石油、中石化、国家能源集团等央企纷纷布局煤炭地下气化改造。 他们认为，这是未来新型油气藏资源。
中国新闻周刊：如果未来能把煤炭开采改为天然气开采，二氧化碳排放量减少一半，是否意味着煤炭不能再简单地被视为传统化石能源？
葛世荣：我个人认为能源是否清洁不能根据它的来源来判断，而要看它能被清洁利用的程度。 煤炭地下气化产生煤基天然气，可达到与天然气相同的排放水平。 它应该是一种清洁能源产品。 如果说此前的300年被称为传统煤炭时代，那么煤炭能够清洁利用的时代就是“后煤炭时代”。
非煤矿山安全生产值得重视
中国新闻周刊记者：近日，我们调查报道了山西省代县一矿工死亡事件被隐瞒的情况。 事件发生在忻州代县精城铁矿。 涉及隐匿的17名死亡矿工中，调查显示，死亡原因多种多样，如山体滑坡事故、矿井焊接风管时意外爆破风管、顶板坠落、岩爆等。 您认为这些事故发生的原因是什么？
葛世荣：风道爆破是典型的违法作业，因为有些矿井风道含有瓦斯和爆炸性粉尘。 这些爆炸性物质很容易引发爆炸事故。 冒顶、岩爆也是矿山事故中常见的事故。 冒顶是采矿过程中巷道上部矿层塌陷的现象。 一般是由于保护不当或支撑质量差造成的。 岩爆就像矿区发生的地震。 岩体被掏空后，上部岩体积累的压力不断增大，最终使岩石不堪承受，发生爆裂崩塌，产生强烈的冲击破坏。
我国煤炭开采以深部地下开采为主。 大约85%的煤炭产量来自地下600-1000米深处的矿井。 地下地质环境复杂生活网消息，瓦斯、突水、岩爆等事故发生概率较高。 而且，中国不仅拥有最多的地下深矿井，而且也拥有最多的地下矿工。 平均每天约有50万人在地下工作。 属于世界上矿井最深、灾害矿井最多、煤炭产量最大的国家。 这种“三多”因素叠加的煤炭开采条件是中国独有的。 一旦发生事故，轻则几人，重则数十人伤亡。 近年来，由于大部分煤矿采用综采，部分煤矿实现了智能化生产，安全事故发生率明显下降。
京城铁矿是一座金属矿山。 如今人们常常忽视的是，我国除了3000多个煤矿外，还有金属矿山、化工矿山等近3万个非煤矿山，数量大、范围广。 近年来，煤矿安全形势明显好转，但非煤矿山安全生产问题值得高度重视。 一些金属矿山由于仍采用传统开采方法，冒顶事故频发。 钻孔后，用炸药将矿石引爆，然后装卸。 没有类似采煤工作面的液压支架作为顶板支护，顶板岩层裸露，容易发生顶板塌陷。 。
中国新闻周刊：您多年来一直在研究煤矿智能化技术。 全国已建成智能采煤工作面1043个，掘进工作面1277个，智能工作面694个。 目前国内煤矿智能化技术发展到什么水平，能够在多大程度上减少安全事故的发生？
葛世荣：矿山智能化的目标是“减少人员、增加安全、提高效率”。 目前，煤矿灾害监测与智能预警技术、智能采运技术正在推广应用。 效果显着的是智能煤矿百万吨死亡率。 为0.024，比全国煤矿低一半。
今年2月，内蒙古阿拉善盟新疆煤业公司露天煤矿发生大规模塌方，50余名矿工被埋。 从目前的情况来看，是非法生产造成的。 从防治技术角度来看，如果有智能预警技术，可以监测滑坡的地表变形和内力状态，预测滑坡的稳定性。 一旦发现边坡失稳、滑坡，即可进行预警预报。 。 但目前的智能预警技术还不够准确，只能监测地表变形。 另外，对于滑坡、瓦斯涌、冒顶等渐进性灾害，现有技术具有一定的预警能力，但对于岩爆、突水、瓦斯突出等突发性灾害，预测的准确性和即时性较差。尚未实现。 提升。
解决减少矿山事故和人员伤亡问题，最根本的办法是做到两点：灾害预警和无人、少人作业。 通过利用煤矿机器人和无人驾驶技术，可以在危险作业区域实现现场无人化和远程控制，而这一切都需要大数据、5G、工业互联网等信息技术的支持。
中国新闻周刊：目前，我国煤矿机器人研发和应用达到了什么水平？ 尤其是在高风险煤矿和深部煤层的开采中，煤矿机器人能发挥什么作用？
葛世荣：全国煤矿已有1000多台煤矿机器人投入使用。 挖掘机器人、安全检查机器人得到广泛应用。 大型煤矿平均工作面由20多名矿工减少到3-5人。 总体来看，智能化工作面减少了人员70%，效率提高了20%左右。
总体来看，我国煤矿智能化技术目前还处于起步阶段，约50%的运维过程仍需要人工干预。 干预下降至20%。 根据国家相关规划，到2035年，我国将基本实现煤矿智能化，即总体上达到先进水平：全自主作业模式，对所有生产和安全保障环节具备全面感知能力，以及机器人的自主决策和操作，但鉴于煤矿生产条件的复杂性和危险性，仍然需要对5%左右的过程进行人机交互监控。
目前，煤矿智能化的最大瓶颈在于煤矿“数据孤岛”、“信息烟囱”等突出问题。 今年6月，国家矿山安全监管局发布了《智能矿山数据融合共享规范》，就是要打通“数据孤岛”和“信息烟囱”。 由于煤矿智能化是按照开采、开采、运输、安全监控等生产环节逐步实现的，各个环节都有自己的系统，且系统之间互不兼容。 我曾经到一家煤矿调研智能化运行情况，其生产环节和管理部门有100多个信息数据系统。 现在，有必要将这些形形色色的数据系统和设备系统进行统一，以提高智能煤矿的正常运行水平。
具有行业特色的大学优势将被削弱
中国新闻周刊：近期，高等工程教育领域关于“工程科学”的讨论和关注较多。 您认为这种现象背后的原因是什么？
葛世荣：工程科学化的主要原因之一是大学的同质化发展。 最初，工程和科学各有侧重点。 在工科大学中，科学能力是重要的基础。 然而，在同样的评价体系下，大多数大学都追求全面发展，从专业设置到学科发展都追求完美，这使得大学逐渐失去了自身的特色和独特的竞争力，工科的优势也被削弱。
我认为大学的定位有三种，一种是服务区域，一种是服务行业，一种是服务国家战略需求。 我把中国矿业大学（北京）定位为服务业特色大学。 这类行业大学最重要的责任和使命是为行业培养专门的拔尖人才，进行行业前沿的科技研究。 比如，100年后，矿业大学（北京）可能不再开采煤炭，而是在深地、深海、深空开采，但永远不会离开采矿业的核心。
在中国，地质、矿物油、农林水等领域必须有高水平的行业专用大学，因为一个行业有很多特殊问题需要这些大学来解决。 虽然其他大学也有相关研究，但矿业大学应该做得更多、更深、更好。
中国新闻周刊：在这样的大学发展求精的环境下，中国行业大学面临的主要困难是什么？
葛世荣：目前的大学评价体系以论文数量、学术职称、成果奖项、学生规模等为指标。 在学科评估和专业评估的压力下，行业特色大学被迫向综合性大学指标体系靠拢。 有时他们会适当减少行业特色专业，发展一些不属于自己特色优势的专业。 发展雄厚的专业办学资源。
以德国弗莱贝格矿业科技大学为例。 这是世界上最早的矿业大学。 仅设有地质、能源、环境、材料四个领域20多个专业。 现在，中国矿业大学（北京）的目标是用30年时间成为世界一流的能源科技大学。 我认为首先要做的是低碳煤基能源，未来要重点发展关键矿产，解决未来制约新能源发展的稀有金属瓶颈。
近年来，采矿工程等传统王牌专业招生困难。 因此，从2021年起，我校新增了智能采矿工程、碳储存科学与工程、机器人工程、人工智能工程、大数据管理与应用等新专业，学生兴趣浓厚。
我国是世界第一大矿产国、农业国、冶金国、制造业国。 我觉得国家目前对行业大学的重视和支持还不够。 建设教育强国，不仅要建设一批高水平大学，更要建设特色产业世界一流大学。 但如何体现这些面向行业的大学的重要性值得思考。 希望针对行业特色的大学有差异化的评价方式。
发表于2023年8月14日《中国新闻周刊》杂志第1104期
杂志标题：葛世荣：能源清洁与否，不能以来源来判断
记者：霍思怡
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