煤矿变身抽水蓄能电站地热井

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在“双碳”目标下,全行业越来越注重煤矿全生命周期的绿色低碳发展,对再利用也有了新认识,向关闭矿井再要清洁能源渐成趋势。

根据《国家发展改革委办公厅关于对曹庄煤炭有限责任公司等8座煤矿关闭退出的复函》,大唐集团近日对顺兴煤矿退出情况进行了公示,拟退出时间为年5月31日;作为今年第一批退出煤矿,贵州省6座矿井将实施优化重组关闭,按照公告要求12月底前完成物理封闭;山西省能源局日前公布最新数据称,全省煤矿数量已由座减至座,去产能力度规模全国第一……

由于煤炭资源枯竭、服务年限到期、不能满足安全生产要求等因素,关闭矿井数量与日俱增。矿停了、井关了,剩下残存资源、设施设备、巷道岩壁等还在,怎么办?记者了解到,在“双碳”目标下,全行业越来越注重煤矿全生命周期的绿色低碳发展,对再利用也有了新认识,向关闭矿井再要清洁能源渐成趋势。

关闭矿井不等于彻底遗弃

据中国工程院重大咨询研究项目统计,截至年,全国约有1.2万处关闭/废弃矿井,到年预计达到1.5万处。除了数量可观,矿井关停后形成了巨大地下空间,赋存着大量可利用资源。

“粗略估算,我国待开发利用的关闭矿井有万余处,其中赋存煤炭资源高达亿吨、非常规天然气近亿立方米,矿井水、地热等资源也很丰富,每矿平均还有约60万立方米的地下空间资源。”中国工程院院士袁亮表示,直接关井造成资源浪费,还有可能诱发安全、环境等问题,做好整合利用这篇大文章迫在眉睫。

淮河能源集团瓦斯治理与利用标准研究所所长陈本良向记者举例,关闭矿井就像一个特大号的瓦斯库,并持续伴随着瓦斯外溢,如果一关了之,将时刻威胁着临近矿井的安全生产和地面居民的生活安全。瓦斯排空产生的温室效应是二氧化碳的21倍,而通过合理开发可作为清洁能源使用。“以淮南矿区年关停的潘一矿为例,初步估算采空区可抽采瓦斯量达到1.2亿立方米,用好了兼具环保与经济效益。”

矿井不再一关了之,更多用途有待探索。中国工程院院士、深圳大学深地科学与绿色能源研究院院长谢和平进一步称,目前已有及未来预计新增的采煤沉陷区面积超6万平方公里,可为燃煤发电和风光发电深度耦合提供土地资源;煤矿井巷落差大,以此建设抽水蓄能电站,为可再生能源调峰;煤矿井下温度较高且稳定,可考虑地热开发利用。“过去很多年,煤炭企业缺乏动力和决心,开发新能源基础薄弱,如今‘双碳’目标倒逼企业主动发展。”

多项现实难题仍有待攻克

有了资源,关键是采得出、用得好。但据记者了解,关闭矿井虽具有优势,做起来却非易事。

以建设抽蓄电站为例,袁亮表示,利用废弃矿洞的空间资源、水资源,可为电站规划选址提供有益补充,缩短建设周期,但技术经济性、安全性、工艺及装备、与之相匹配的智能电网等问题也摆在面前。“换句话说,先要回答是否适合建、能不能建、怎样建设、建好怎么用等一系列问题。比如,关闭矿井地下环境复杂,需配套施工及抽蓄作业相关的特殊装备,并能适应井下应用,以解决施工、运行及修缮过程中可能遇到的难题。在井下建电站,其监控还应具备上下水库地质活动感知、矿井与电站关键设备健康状态评估与预警等功能,这些都是需要加强研究。”

类似情况也存在于地热能开发中。中国矿业大学教授浦海表示,地热能长期面临投资成本大、利用规模小、风险高,且易引发水体污染等环境问题,利用关闭矿井进行开发,恰恰能够克服上述难题。“地下空间作为采矿作业副产品,无需钻井成本即可转化为地热井,而且已有较完整的水文与地质数据。然而,我国关闭矿井数量多,不同矿井条件各异,难以照搬国外模式。”

浦海认为,利用关闭矿井进行地热能开发取决于政策、技术、需求等多重因素。“例如,既要评估关闭矿井的热源潜力,以此确定再利用规模,也要选择合适的开采系统,结合矿井具体特征、热能需求等。此外,还要考虑用户规模与需求,这决定了设计规模、投资成本及经济效益。”

陈本良也称,关闭矿井瓦斯抽采是一个新课题,与常规开采相比有其自身特点,如何在确保安全、经济可行的前提下采出来,对于大部分矿井来说仍是考验。

需从政策、标准层面予以完善

值得

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