從劣質(zhì)煤到綠電鋁，實探“塞北煤城”的循環(huán)經(jīng)濟新范式

白色的無人駕駛自卸車停泊在遠處，電驅(qū)礦車穿行在黑灰基調(diào)的露天礦山。布滿蒼翠茂密植被的排土場上，一臺高聳的風(fēng)機正在緩緩轉(zhuǎn)動，所發(fā)電量全部輸送至煤礦生產(chǎn)現(xiàn)場，為這座煤田注入“綠意”。

這是界面新聞日前參觀國家電投內(nèi)蒙古公司北露天煤礦時所見到的情形。在“塞北煤城”霍林郭勒市，智能化、低碳化的實踐正在落地。

“北露天煤礦投入了25臺60噸級電驅(qū)礦卡，配套建設(shè)2座充電站，主要利用排土場風(fēng)電所發(fā)綠電。”北露天煤礦礦長賀希格圖介紹稱，電驅(qū)礦卡每年運輸煤炭約800萬噸，可節(jié)約柴油1980噸，電費成本較燃油成本節(jié)約62%。

2023年4月，國際首例排土場4兆瓦分散式風(fēng)電示范項目在該煤礦建成，采用“自發(fā)自用”模式，打破了新舊能源和行業(yè)壁壘。

至今，該項目已累計發(fā)電1520萬千瓦時，所發(fā)電力全部用于露天煤礦生產(chǎn)用電和電驅(qū)礦卡充電。

霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范項目北露天煤礦，攝影：戴晶晶

上述項目僅是國家電投內(nèi)蒙古公司(下稱內(nèi)蒙古公司)霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程的一部分。

內(nèi)蒙古公司是國家電投在內(nèi)蒙古的全資子公司，與國家電投集團蒙東能源有限責(zé)任公司、電投能源(002128.SZ)一體化運作。

2014年，按照“以煤發(fā)電、以電煉鋁、以鋁帶電、以電促煤”的思路，霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程正式建成。時至今日，該工程涵蓋年消耗900萬噸劣質(zhì)褐煤的180萬千瓦火電裝機、90萬千瓦風(fēng)電裝機、15萬千瓦光伏裝機、86萬噸電解鋁產(chǎn)能，以及配套了自備電網(wǎng)和監(jiān)控指揮中心。

依托該項目開展的“含可再生能源的孤立電網(wǎng)的運行控制技術(shù)及示范”科技項目，被列為國家863計劃課題。

霍林河地區(qū)劣質(zhì)煤熱量較低、雜質(zhì)量大、極易破碎，長途運輸經(jīng)濟性差。在局域網(wǎng)建設(shè)前的電解鋁產(chǎn)業(yè)大量購進工業(yè)用電，成本居高不下，加之電解鋁價波動劇烈，影響企業(yè)經(jīng)營效益。

借由霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程項目，劣質(zhì)褐煤實現(xiàn)了就地消納，發(fā)電成本也更具優(yōu)勢。

北露天煤礦位于該示范項目的最上游，年產(chǎn)能1000萬噸，其中90%通過自備電廠和坑口電廠兩套輸煤系統(tǒng)運往電力分公司與霍林河坑口發(fā)電公司。電投能源旗下的霍煤鴻駿鋁電公司作為項目下游，電解鋁產(chǎn)線同步消納火電和綠電。

在示范項目“神經(jīng)中樞”電力監(jiān)控指揮中心的藍屏上，界面新聞記者看到局域網(wǎng)內(nèi)266臺風(fēng)電機組、449臺逆變器的整體運行狀態(tài)，以及風(fēng)光發(fā)電功率的實測和預(yù)測曲線。

內(nèi)蒙古公司電力分公司黨委書記李書碩表示，目前，霍林河循環(huán)經(jīng)濟六期20萬千瓦和七期45萬千瓦續(xù)建風(fēng)電項目正在推進，預(yù)計到2025年項目達產(chǎn)后，局域網(wǎng)新能源裝機將達到170萬千瓦，占總裝機的48.57%。

今年上半年，霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程電解鋁綠電消納占比為27.58%。

“一季度風(fēng)力好的時候，電解鋁側(cè)綠電實時占比能達到30%。”李書碩指出，項目對國家產(chǎn)業(yè)政策、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，尤其是在風(fēng)電大比例就地消納、能源綜合利用方面起到很好的示范作用。

“煤電鋁”也因此向“綠電鋁”轉(zhuǎn)變。在全國首批“綠電鋁”產(chǎn)品認(rèn)證中，霍煤鴻駿鋁電公司完成8.6萬噸重熔用鋁錠、9.9萬噸電解原鋁液認(rèn)證，同時還與三家下游企業(yè)達成銷售協(xié)議，2023年累計完成“綠電鋁”交易3.65萬噸。

增強新能源并網(wǎng)消納能力是近期政府關(guān)注的重點。今年6月，國家能源局發(fā)布《關(guān)于做好新能源消納工作 保障新能源高質(zhì)量發(fā)展的通知》，旨在提升電力系統(tǒng)對新能源的消納能力，確保新能源大規(guī)模發(fā)展的同時保持合理利用水平。

截至今年上半年，霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程局域電網(wǎng)新能源棄風(fēng)率1.69%，創(chuàng)歷史最佳，消納新能源16.79億千瓦時。火電靈活性改造和新型儲能在其中發(fā)揮了作用。

2024年初，內(nèi)蒙古公司電力分公司完成2臺30萬千瓦和2臺35萬千瓦火電機組靈活性改造，在不投油的前提下具備深度調(diào)峰至20%額定負(fù)荷的能力。

內(nèi)蒙古公司電力分公司B廠廠長張鵬林表示，極限情況下，火電每小時可為新能源讓出近百萬千瓦的發(fā)電空間，配合三模混合儲能示范項目進行聯(lián)合調(diào)峰，基本實現(xiàn)系統(tǒng)內(nèi)105萬千瓦新能源全額消納，實現(xiàn)風(fēng)、光資源的“零棄用”。

2023年8月19日，全國首個由鐵鉻液流、飛輪、鋰電三種形式組成的混合儲能項目在國家電投內(nèi)蒙古公司電力分公司投運，三個形式的儲能項目各1兆瓦。其中，1兆瓦鐵-鉻液流電池儲能項目采用國家電投自主研發(fā)的“容和一號”電池堆，是全球首例兆瓦級鐵-鉻液流電池儲能項目。

“鐵-鉻液流儲能時間長、造價單價高，但循環(huán)壽命高，充放能達到2萬次以上，安全性也相對高。”

張鵬林向界面新聞介紹稱，飛輪儲能單體容量小，1兆瓦分成10個單元模塊建設(shè)，但響應(yīng)速度最快，可以達到毫秒級。

張鵬林說，隨著局域網(wǎng)綠電占比提高，為了保證消納，計劃自明年開始建設(shè)100兆瓦的鋰電池儲能項目。選擇鋰電池技術(shù)路線的主要原因是當(dāng)前單價較低，運營經(jīng)驗豐富。

基于霍林河循環(huán)經(jīng)濟示范工程的經(jīng)驗，內(nèi)蒙古公司在資源條件相似的錫林郭勒盟白音華地區(qū)，正依托3500萬噸煤炭產(chǎn)能，復(fù)制“煤電鋁”循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)鏈，規(guī)劃分兩期建設(shè)80萬噸高精鋁板帶項目，配套建設(shè)5×35萬千瓦自備火電機組及線路送出工程。

目前白音華鋁電項目和2×35萬千瓦自備火電機組已投產(chǎn)運行。

在新能源方面，白音華自備電廠可再生能源替代工程200兆瓦光伏項目于2023年12月并網(wǎng)發(fā)電，為全國最大露天礦排土場光伏項目， 項目最終負(fù)荷由白音華高精鋁板帶項目全額消納。