能源安全形势严峻科技如何助力能源保供?

刚过去的7月,全国大部分地区持续高温,多省用电负荷创下历史新高,带动电煤需求大增。

放眼全球,欧洲也在这个夏天经历了两轮热浪的侵袭,叠加地缘政治因素影响,国际煤炭价格持续上行。

供给不足已成为全球范围内煤炭的核心矛盾。对中国而言,由于煤炭是中国的主导能源(能源消耗占比60%左右),自双碳、能耗双控政策被提出后,煤炭产能亦持续退出。尤其是2021年下半年以来,叠加当时下游出口制造加工需求大增,2021年煤炭供需缺口进一步加大,动力煤价格一度突破历史新高达到1187元/吨,甚至出现区域性拉闸限电。

进入2022年,煤炭供给瓶颈仍存,而地缘冲突致使海内外煤价倒挂,进一步支撑国内煤炭价格高企。目前国内动力煤主力期货价格稳定在800-900元/吨区间内,相比2021年8月下旬至10月中旬的高价区间已经明显回落,但仍高于去年同期500-600元/吨的平均价位。

能源安全形势严峻,保供政策频出

去年以来国内煤电阶段性供应紧张问题突出,煤炭等相关能源价格创下多年新高,为切实解决能源安全,党中央、国务院密集出台一系列煤炭增产保供与市场调控政策。

相关金融政策也配套出台,支持能源保供战略。5月4日,央行宣布将增加1000亿元支持煤炭清洁高效利用专项再贷款额度,专门用于支持煤炭开发使用和增强煤炭储备能力,有助于进一步释放煤炭先进产能,保障能源安全稳定供应。此次专项再贷款包含智能化矿山建设,为智慧矿山生态形成提供更多资金储备。

在此背景下,智慧矿山无人化科技的发展突飞猛进,为提速开展智能化煤矿建设提供了优良的技术基础,我国能源企业将能源保供与科技创新紧密关联,持续增加先进产能的比重,有效发挥煤炭的兜底保障作用,助力全国煤炭生产供应保障能力的增强。

智慧矿业时代已至,科技助力煤炭保供

煤矿及其开采是我国实现煤炭保供的核心要素。“5G+”、物联网、云计算、大数据、人工智能等信息数字化技术,已经越来越多出现在煤炭的开采上。

中国纬度最高的大型露天煤矿——宝日希勒露天煤矿承担着东北三省煤炭保供的艰巨任务,每年冬季到来后,动辄零下四五十度的低温天气让矿卡司机苦不堪言,影响作业效率。

为了解决这一问题,更好实现保供重任。国家能源集团找到了由中科院自动化所孵化的“国家队”背景能源科技企业慧拓,双方在2020年初共同在宝日希勒煤矿推进智慧矿山建设项目。

该项目在2021年已实现零下42度极寒工况下,220吨无人驾驶矿卡5车编组连续安全员下车“真无人”运行、全天候不间断作业,目前已在无安全员状态下连续运行超过1年。该项目填补了当前极寒地区矿山设备无人化技术领域的多项空白,在国内相关领域起到示范引领作用,经验可复制推广。

2022年二季度,该项目实现了场地开放状态下,有人驾驶车辆和无人驾驶车辆混编的安全员下车运行,达成了全流程、全天候、全时段的“真无人”自动驾驶。近日该项目荣获第五届全国设备管理与技术创新成果奖特等奖。

而在煤炭产量居全国地级市中第三、在山西的煤炭产业中有着举足轻重地位的山西省朔州市,一场矿山智慧化改造也在轰轰烈烈的进行。

央企中煤能源集团旗下的中煤平朔集团安太堡露天煤矿总面积376平方千米,产量1533吨/年,是中国改革开放第一家中外合资企业,是当时引进外资额度最大、现代化程度最高的中外合作项目,被誉为“中国改革开放试验田”。

2020年,慧拓与中煤集团、中煤平朔集团共同携手,在平朔安太堡露天煤矿建立了国内首个智慧矿山开发测试基地,真实模拟露天矿不同气候条件下的各种作业场景,详细验证了露天矿大型矿用自卸卡车无人驾驶项目的安全性和实效性,打造了我国最早落地“真无人”、“安全员下车”5G+智慧矿山项目。2021年初,安太堡露天煤矿智慧矿山开发测试基地项目获得验收。

有了第一次的成功,中煤集团、中煤平朔集团决定再次与慧拓合作,加大智能化建设力度,在平朔东露天煤矿共同打造的5G+无人驾驶智慧矿山项目。2021年10月,慧拓完成全部车辆的改造工作。11月,在中煤集团平朔东露天煤矿现场作业平盘,通过1台电铲+7台矿卡+13台辅助设备协同编组化运行模式,实现了“采运排”全流程协同作业,并于日前顺利完成第一阶段验收,成为国内真实作业场景下,具备常态化编组运行能力的引领示范项目。

目前慧拓已在国内煤炭、水泥、有色、冶金行业落地30余个矿山无人化项目,获得了国家能源集团、中国华能、中煤集团、江铜集团等大客户的复购订单,在内蒙古、新疆等地陆续开展矿山无人化运营业务,积累了丰富的项目经验。

建设智慧煤矿是矿山行业技术革命、产业转型升级的战略方向,是能源行业转型发展的必由之路,煤矿智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,对实现煤矿减人增安提效,促进能源低碳转型具有重要意义。智能感知、智能决策、自动执行的煤矿智能化体系的建立与完善,将有效推动煤炭产能核增,科学有序释放先进产能,充分发挥煤炭的“压舱石”作用。

中国工程院院士、中国矿业大学(北京)校长葛世荣表示,我国煤炭绿色开采的重要难题是如何实现煤炭开采的低损化和低碳化。这就需要借助5G、工业互联网、人工智能、大数据、数字孪生等新一代ICT技术,更好地实现数据泛在高速接入、装备实时控制、图像视频智能分析、灾害监测预警、机电装备故障诊断等功能,最终构建矿山产运销储用全流程透明化系统。新一代ICT技术作为矿山智能化的核心支撑技术,须以科技创新为驱动,促进ICT技术与矿业的深度融合与产业落地,实现矿山的安全化、无人化作业,最终推进矿业高质量发展。