李硕森，徐青云

(山西大同大学 煤炭工程学院， 山西 大同 037001)

目前，我国能源消耗的主要资源是煤炭，其在我国一次能源结构中占到常规化石能源的90%以上[1]. 其中，山西省煤炭资源储备量丰富、种类多、煤矿开采条件较好，位于山西省北部、中部和东部地区的大型煤炭基地，作为我国“西电东送”战略的北部通道电煤基地，还担负着其他省份大部分地区的煤炭保供任务。由此可见，山西省煤炭资源在全国能源战略中处于至关重要的地位[2].

“十四五”时期，在山西省的一次能源结构中，煤炭资源占比约40%以上[3]，显然，煤炭工业仍是山西省最大的经济支柱产业。因此，煤炭资源具有重要的战略性作用，探讨煤炭资源的供应需求分析具有举足轻重的意义。

1.1 煤炭资源概况

山西省是我国煤炭资源储量最丰富的省份，储量大，分布广。据资料显示，含煤面积占到全省总面积的40%. 根据国家第3次煤田预测结果可知，全省2 000 m以浅煤炭预测资源储量约为6 400亿t，占到全国总量的1/6. 目前，山西省合计已经勘测出资源储量2 709.01亿t，占到全国总量的1/4.

根据新制定的中国煤炭分类国家标准，山西省煤炭类型具有多样性的特征，有14个不同种类的型号。特别是无烟煤、动力煤和炼焦煤，分布范围广泛、储量十分丰富。煤炭资源主要分布在沁水、大同、宁武、西山、霍西、河东等6大煤田[4]. 其开发利用情况见表1.

表1 山西省6大煤田开发利用情况表

1.2 煤炭供应现状

山西平均每年煤炭开采量高达8亿～10亿多吨，占据全国煤炭开采总量的30%. 2021年，山西依旧保持高效产能，全年煤炭资源产量达到11.9亿t，为16个省市提供煤炭资源，电煤发送量4 356万t，完成率高达106.15%.

1.3 煤炭产业规模结构

“十三五”时期末，经过煤炭行业资源整合和企业兼并重组，山西煤炭企业由原有的七大煤炭企业合并重组后，形成了两大煤炭集团：晋能控股集团和山西焦煤集团，整体实力强劲。其中，晋能控股集团是我国第二大煤炭企业，重组后煤炭产能4.47亿t，2022年在世界500强排名第163位，在中国煤炭企业50强排名第3位。

近年来，山西不断加强煤炭产业结构优化力度，推动煤炭开采高质量变革。截止2020年底，山西省生产建设煤矿数量从千座降至954座，平均原煤产量达101.78万t/座，积极努力化解过多剩余产能，大力推进绿色智能矿山建设，煤层气抽采及利用率显著提高[5].

作为我国主要的能源基地之一，山西省多年来依赖煤炭工业发展，其产业规模和能源消费体系与煤炭资源有着密不可分的联系。2019年，山西省58%的原煤、79%的焦炭、30%的电力输往省外，是“十三五”时期贡献最为突出的一年，为全国提供坚实有力的能源基础保障。

但是，长期高强度的煤炭开采利用在支撑全省经济社会发展的同时，也给环境空气质量改善、温室气体减排和人群健康水平提升带来较大压力。“十三五”时期，在“低碳环保，节能减排”的重大战略部署下，山西省以“调结构、控增量、减存量”为基本原则，推动开展煤炭消费总量控制工作，煤炭消费总体趋势如下：

2.1 煤炭消费基本情况

1) 煤炭消费呈现增长趋势。

2016—2020年，全省煤炭消费总量逐年增长，2020年达3.6亿t标煤，占全国能源消费(49.8亿t标煤)的比重为7.2%，较2016年增长6 831万t标煤。

“十三五”时期，山西全省单位 GDP 能耗下降速率较快，五年时间内持续下降15.3个百分点，在国家政策的正确引导和大力支持下，山西取得了“十三五”时期能耗强度和总量降低任务的圆满胜利[3]，能源资源开发利用效率大幅提高。山西省“十三五”时期煤炭消费总量和单位 GDP 能耗趋势情况见图1，山西省“十三五”时期煤炭消费情况见表2.

图1 2016—2020年全省煤耗总量、单位GDP能耗趋势图

表2 “十三五”时期全省煤炭消费情况表

2) 煤炭消费反弹明显。

“十三五”时期，山西省煤炭消费量逐年增加，呈上升趋势，且上升趋势较为明显。2018年消费总量为3.348亿t，超过自2013年来保持长达五年的煤炭消费峰值约400万t；
2019年煤炭消费总量持续增加至3.5亿t，全省的煤控任务仍然任重道远，煤控压力不减反增。新能源在满足全国能源消费新增量中扮演着越来越重要的角色，但山西煤炭消费总量还在逐年增加，目前已经跃居全国前3名。

2.2 “十三五”煤炭消费增长原因分析

1) 经济复苏驱动煤炭消费需求增长。

目前能够自主驱动山西煤炭资源消费需求增长的首要因素就是经济的快速发展，全省 GDP 增速和煤炭消费增速波动整体趋同，经济发展与煤炭消费仍未脱钩。2016—2020年，全省 GDP 增速由3%逐步恢复至6%～7%，GDP增长速度与煤炭消费总量增长速度见图2. 从图2可以得出，全省经济增长明显，根据新型能源发展状况，暂时未有一定的支撑能力；
又因经济社会发展对耗煤产业持续依赖的现实情况，经济的快速发展必将带来煤炭资源的大量消费。

图2 山西省 GDP 增长速度与煤炭消费总量增长速度图

2) 产业结构以煤为主增加减煤难度。

山西省煤炭消费高度集中于电力、焦化、冶金、煤炭等支柱产业，增加减煤难度。全省电力、焦化和煤炭生产除满足山西省需求外，部分用于输出。在“十三五”时期外输量急剧增加，尤其是2019年，煤炭外调占比约58%，焦炭约79%，电力约30%；
与2015年相比，外调量分别增长2%、30%、38%. “十三五”时期，随着向外输送电力和焦炭生产量的大幅提高，二者年耗煤量大约占到全省耗煤量的1/3，尤其是伴随着向外输送需求的不断增加，使得全省的减少煤炭消费改革更加负重致远[6].

3) 新型能源暂无法满足新增用能需求。

“十三五”时期，山西省的风电装机量共计增加1 305万kW，累计增长2倍；
光伏装机量共计增加1 195.3万kW，累计增长10.5倍；
水电装机量共计减少21万kW，累计减少8.6%；
可再生能源装机比重从14.7%增长至33.8%，可再生能源发电量比重从5.6%增长至11%. 虽然风能、太阳能等新型能源持续高速发展，在一定程度上降低煤炭消耗，但是在短期内仍然无法满足经济快速发展的需求。

山西省大量使用煤炭作为能源来促进经济发展，煤耗量和碳排放均高于全国平均水平，建立以效率、和谐、持续为目标更为环保的发展形势，比其他省份更迫在眉睫。“十三五”时期，山西省在国家“去产能”的号召下，去除煤炭过剩产能1.57亿t，使煤炭先进产能占比提高至68%[7]. 在大力发展非煤经济的背景下，“十四五”时期，山西煤炭消费出现明显下降趋势。

3.1 碳达峰约束下的煤控目标预测

结合山西省以煤为主的产业结构、能源消费结构、经济发展刚性需求和全国能源供应安全保障支撑定位，在保障省内经济发展刚需以及国内能源供给的前提下，结合山西煤炭产业、能源消费结构，假设出3种不同的碳达峰发展模式：

1) 正常发展模式。按照“十三五”规划中山西省能源发展目标作为依据，参考其煤炭发展的水平和速度现状，根据其发展趋势进行推测，2030年之前将无法实现碳达峰目标。

2) 一般煤控发展模式。积极推广新型能源在各个领域的使用，一次能源消费增长趋势逐渐放缓，将在2028年左右完成碳达峰目标。

3) 严格煤控发展模式。煤炭消费快速清洁化发展，提高能源利用率，一次能源消费增长趋势逐渐回落，将在2025年左右完成碳达峰目标。

全省碳排放量由多方因素决定，其中区域经济发展前景、不可再生资源结构组成及能源消费能力等3方面均起到至关重要的作用。从全省能源消费总量推测分析CO2排放量，预测方法见图3. 经济增速、能源占比及能耗强度相关数据见表3.

图3 山西省能源消费排放二氧化碳预测方法图

由表3可知，正常发展模式下，山西省CO2排放量继续保持当前的增长趋势，逐年上升，将于2030年碳排放量达峰至6亿t；
一般煤控发展模式下，CO2排放量在“十四五”时期增势放缓，变为小幅度上升，将于2028年达到排量约为5亿t的峰值；
严格煤控发展模式下，“十四五”时期，CO2排放量继续保持相对稳定，约4.8亿t，预计将在“十四五”时期结束完成碳达峰目标，CO2排放量预测见图4.

表3 不同发展模式下参数设置表

图4 不同发展模式下CO2排放量预测图

正常发展模式下，山西省煤炭资源消费总量增长势头迅猛，预计在2025年达3.9亿t；
一般煤控发展模式下，煤炭资源消费总量维持稳定后逐渐呈下降趋势，预计在2025年达3.6亿t；
严格煤控发展模式下，煤炭资源消费总量自“十四五”规划初呈逐年下降，预计在2025年达3.4亿t，见图5.

图5 不同发展模式下山西省煤炭消费量预测图

3.2 煤炭供需矛盾持续扩大

“十四五”时期是山西“转型出雏型”的关键期、“美丽山西”建设的攻坚期，也将是推动碳达峰、碳中和的窗口期。随着全省经济的快速发展，一次能源消费对环境和气候带来诸多负面影响，因此，山西的资源高效利用和资源型城市转型也将面临新的挑战。

在大力发展非煤经济的背景下，山西煤炭消费将出现明显下降趋势。在强化情景下，到2025年，全省煤炭消费总量约为3.2亿t，比“十三五”时期降低4.4%. 非煤产业占比每增加1%，煤炭消费下降约17%.

“十三五”时期山西省实现煤炭去产能目标，从原先的14.6亿t/a减少至13.5亿t/a. 矿井产出效率及产量提高，从原先的135万t/a提升至150万t/a以上，先进产能占比提升38个百分点，全面关闭年产量低于60万t/a的煤矿。根据资料显示，截止2020年底，在全省668座生产煤矿中，大型煤矿数量占到总数的近一半，其产能达到总产能的3/4.

2021年底，全省生产煤矿682座，其中大型328座，中、小型354座，大型煤矿比例为48%. 2023年底，全省预计生产煤矿670座，其中大型341座，中、小型329座，大型煤矿比例为51%. 2024—2025年底，全省预计生产煤矿680座，其中大型356座，中、小型324座，大型煤矿比例为52%. “十四五”时期煤矿优化调整结构，大型煤矿比例逐步提高，年产量低于30万t的小型矿井逐渐全部关闭，煤炭生产及供应量得到了明显提升。2021—2025年煤矿数量和结构预测见图6.

图6 山西省煤矿数量和结构预测图

通过对山西省煤炭生产规模及产量进行分析，可得生产煤矿结构、比例和数量等预测数据，2021—2025年生产煤矿预计开采能力和实际开采水平预测见图7. 结合目前煤炭行业发展趋势和煤炭供需实际，截止2022年底，全省计划生产矿井数量为685座，预设开采能力为12.9亿t/a，预计实际的开采能力12.2亿t/a.

图7 预设采矿能力和预计实际采矿水平预测图

截止2023年底，全省生产矿井数量将会减少至670座，虽总量小幅度减少，但大型煤矿的占比会持续上升，其矿井预设开采能力和实际开采能力也将伴随呈现小幅度上升趋势，预设开采能力增长至13.2亿t/a，预计实际开采能力增长至11.9亿t/a.

截止2024年底，预计全省生产矿井数量将会略微增长，其矿井规模结构出现变化，大型煤矿数量持续上升，中小型煤矿数量不断减少，其预设开采能力保持平稳不变，为13.3亿t/a，其预计煤炭实际开采能力11.5亿t/a.

截止“十四五”时期结束，预计全省生产矿井数量保持稳定，随着科技水平和智慧矿井建设的不断发展，预设开采能力持续保持增长态势，但受到“双碳”政策影响，减煤控煤形势依然严峻，随着新型能源供能占比将呈现大幅度上升，预计煤炭实际开采能力回落至10.8亿t/a.

根据上述预测，山西省“十四五”结束时期煤炭需求量在3.5～3.8亿t，2025年全省煤炭实际生产能力约为10.8亿t/a，2025年全省煤炭产能剩余较大，可达7亿t，产能过剩态势依旧严峻。因此，要深入推进供给侧结构性改革的步伐，化解煤炭过剩产能，继续完成向其他省份的煤炭能源保供任务，提高资源高效利用效率和高效供给。

根据“十四五”规划要求，我国力争2030年前实现碳达峰，2060年前实现碳中和[8]. 在“双碳”目标的影响下，煤炭资源型城市在经济快速发展的过程中，伴随着煤炭资源储量急剧下降，煤炭产业规模逐渐衰退萧条。在这一形势下，经济快速发展对煤炭企业加快绿色、高效、低碳转型提出了新要求，而智慧矿山的建设恰好契合了我国推动能源革命加快发展的需求。为此，对策与建议如下：

1) 要坚持不懈地加强生态友好矿区建设。生态友好矿区建设是全省促进煤炭企业绿色、高效、低碳转型的首要任务。要大力推广节水开采、矸石处理、充填开采、煤气资源联合开采等先进的绿色开采技术。

2) 煤矿企业必须适应现代化科技创新的发展并与之相融合。根据智能化矿井建设相关标准，通过传感网络、5G技术、大数据、物联网和云计算等新型技术与传统矿山进行融合建设智慧矿井，不仅会大幅提高产量、保障安全，也是在新形势下促使企业转型升级的必然选择。

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